Luận văn Vài nét về dạy học khái niệm hàm số ở trường phổ thông

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA SƯ PHẠM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TOÁN CHUYÊN NGÀNH PHƯƠNG PHÁP Đề tài: VÀI NÉT VỀ DẠY HỌC KHÁI NIỆM HÀM SỐ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG SINH VIÊN : ĐÀO THỊ MỪNG GVHD : Th.S NGUYỄN VĂN VĨNH LỚP : DH5A2 NIÊN KHÓA : 2004 - 2008 Long Xuyên, 2008 Lời cảm ơn Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy NGUYỄN VĂN VĨNH, người đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn BGH trường Đại học An Giang, Ban chủ nhiệm khoa sư phạm, các thầy cô trong tổ bộ môn Toán, đặc biệt là các thầy bên chuyên ngành Phương Pháp Dạy Học Toán đã tận tình giảng dạy và truyền thụ cho tôi rất nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong những năm học qua. Tôi xin chân thành cảm ơn BGH, các thầy cô trong tổ toán và học sinh của trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi tiến hành thực nghiệm trên thực tế học tập của học sinh. Sau cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và tất cả bạn bè của tôi đã luôn ủng hộ và giúp đỡ tôi về mọi mặt để tôi hoàn thành luận văn này. Chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHẦN MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ..................................................................................................... 1 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ............................................................................................. 2 3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC............................................................................................. 2 4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ............................................................................................. 2 5. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................................... 3 6. PHẠM VI NGHIÊN CỨU................................................................................................. 3 7. TỔ CHỨC CỦA LUẬN VĂN........................................................................................... 3 PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU...................................................................................... 4 I.LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA KHÁI NIỆM HÀM SỐ ............................................................................................................................ 4 1. CÁC ĐẶC TRƯNG KHOA HỌC LUẬN CỦA KHÁI NIỆM HÀM SỐ QUA CÁC THỜI KÌ CỦA LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN................................. 4 1.1. Thời cổ đại.............................................................................................................. 4 1.2. Thời trung đại ........................................................................................................ 4 1.3. Thế kỉ XVI - XVII.................................................................................................. 5 1.4. Thế kỉ XVIII. .......................................................................................................... 6 1.5. Nửa đầu thế kỉ XIX................................................................................................ 7 1.6.Cuối thế kỉ XIX và đầu thế kỉ XX ......................................................................... 7 2. NHẬN XÉT KHOA HỌC LUẬN .................................................................................... 8 3. NHẬN XÉT SƯ PHẠM..................................................................................................... 10 II.KHÁI NIỆM HÀM SỐ TRONG CHƯƠNG TRÌNH VÀ SÁCH GIÁO KHOA PHỔ THÔNG .................................................................................................... 10 1. MỤC ĐÍCH PHÂN TÍCH............................................................................................ 10 2. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH.................................................................................... 10 3. PHÂN TÍCH CHI TIẾT ............................................................................................... 11 3.1. Giai đoạn ngầm ẩn ................................................................................................. 11 3.2. Giai đoạn tường ninh ............................................................................................ 12 3.2.1. Ở lớp 7 ................................................................................................................. 12 3.2.2. Ở lớp 8 ................................................................................................................. 19 3.2.3. Ở lớp 9 ................................................................................................................. 19 3.2.4. Ở lớp 10 ............................................................................................................... 25 3.2.5. Ở lớp 11 ............................................................................................................... 30 3.2.6. Ở lớp 12 ............................................................................................................... 33 4. KẾT LUẬN....................................................................................................................... 37 4.1. Phần lí thuyết ......................................................................................................... 37 4.2. Phần bài tập ........................................................................................................... 38 III.THỰC NGHIỆM ........................................................................................................... 39 1. MỤC ĐÍCH VÀ GIẢ THUYẾT THỰC NGHIỆM ...................................................... 39 2. HÌNH THỨC VÀ TỔ CHỨC THỰC NGHIỆM .......................................................... 39 3. PHÂN TÍCH TIÊN NGHIỆM....................................................................................... 40 3.1. Cơ sở xây dựng các bài toán thực nghiệm........................................................... 40 3.2. Nội dung các bài toán thực nghiệm...................................................................... 40 3.3. Phân tích chi tiết các bài toán............................................................................... 44 4. PHÂN TÍCH CÁC DỮ LIỆU THU THẬP ĐƯỢC....................................................... 51 4.1. Ghi nhận tổng quát................................................................................................ 51 4.2. Phân tích chi tiết ................................................................................................... 54 4.2.1. Ảnh hưởng mạnh mẽ của cách cho hàm số bằng công thức.................... 54 4.2.2. Những khó khăn học sinh gặp phải khi làm việc với những quy tắc tương ứng cho bằng bảng số................................................................................. 60 4.2.3. Những khó khăn học sinh gặp phải khi làm việc với những quy tắc tương ứng cho bằng đường cong hình học.......................................................... 62 4.2.4. Một vài nhận xét khác từ thực nghiệm...................................................... 64 5. KẾT LUẬN....................................................................................................................... 64 PHẦN KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................. 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................... 73 PHỤ LỤC 1: Bảng thống kê chi tiết các câu trả lời của học sinh. PHỤ LỤC 2: Một số bài giải tiêu biểu của học sinh. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đoàn Quỳnh (Tổng chủ biên), Nguyễn Huy Đoan (Chủ biên)_Đại số 10 Nâng cao.NXBGD 2006. [2] Đoàn Quỳnh (Tổng chủ biên), Nguyễn Huy Đoan (Chủ biên)_Đại số và Giải tích 11 Nâng cao.NXBGD 2007. [3] Đỗ Văn Thông_ Phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục. [4] Hoàng Chúng_Phương pháp dạy học toán ở trường THCS, NXBGD_2000. [5] Hoàng Xuân Sính_Sách giáo viên Đại số 7.NXBGD 2001. [6] Hoàng Xuân Sính, Nguyễn Tiến Tài_Đại số 7.NXBGD 2001. [7] Lê Thị Hoài Châu_Lịch sử hình thành khái niệm hàm số (Tạp chí “Thế giới Toán-Tin học” _2002. Khoa Toán – Tin học trường Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh). [8] Nguyễn Anh Tuấn_Một số vấn đề về dạy học hàm số ở trường THCS (1999). [9] Nguyễn Bá Kim chủ biên_Phương pháp dạy học môn toán. Tập 1 và tập 2. NXBGD_1994. [10] Nguyễn Mạnh Chung_Những khó khăn và sai lầm thường gặp ở học sinh PTTH khi học hàm số và giới hạn.(1999). [11] Nguyễn Thị Nga_Luận văn tốt nghiệp năm 2003 (Đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh).GVHD: TS.Lê Văn Tiến. [12] Nguyễn Thiết_Giáo trình phương pháp dạy học môn toán. [13] Nguyễn Văn Vĩnh_Về tuyến hàm trong chương trình cải cách giáo dục môn toán. Hội thảo giáo dục Toán và Tin học 1992. [14] Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên)_Toán 7 Tập 1.NXBGD 2003. [15] Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên)_Toán 8 Tập 1.NXBGD 2004. [16] Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên)_Toán 9 Tập 1 và Tập 2. NXBGD 2005. [17] Trần Văn Hạo (Tổng chủ biên), Vũ Tuấn (Chủ biên)_Đại số 10.NXBGD 2006. [18] Trần Văn Hạo (Tổng chủ biên), Vũ Tuấn (Chủ biên)_Đại số và Giải tích 11.NXBGD 2007. [19] Trần Văn Hạo (Tổng chủ biên), Vũ Tuấn (Chủ biên)_Giải tích 12 (Sách thí điểm). NXBGD 2007. PHỤ LỤC 1: BẢNG THỐNG KÊ CHI TIẾT CÁC CÂU TRẢ LỜI CỦA HỌC SINH PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ BÀI GIẢI TIÊU BIỂU CỦA HỌC SINH Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1) Lí do chọn đề tài Hiện nay, quan điểm khoa học luận và sư phạm về dạy học toán đang phổ biến trong nhiều nước là : “Thực hiện việc dạy học thỏa mãn hơn khoa học lí luận và tôn trọng hơn quá trình nhận thức của học sinh”. Điều đó đòi hỏi trong dạy học phải đồng thời tính đến những kết quả nghiên cứu về khoa học lí luận lịch sử toán học và về khả năng nhận thức của học sinh. Tuy nhiên, ở Việt Nam, các đối tượng toán học thường được đưa vào chương trình và sách giáo khoa theo truyền thống và kinh nghiệm chủ quan, tách rời khỏi lịch sử phát triển của đối tượng và ít quan tâm đến nhận thức của học sinh. Điều này có ảnh hưởng như thế nào đến việc học tập của học sinh? Việc tìm lời đáp cho câu hỏi này thực sự rất cần thiết và cấp bách cho việc cải tiến phương pháp dạy học toán ở trường phổ thông. Với ý tưởng trên, đề tài này quan tâm đặc biệt tới đối tượng “Hàm số” – một khái niệm quan trọng, giữ vị trí trung tâm trong chương trình toán học phổ thông. Theo Khin Chin : “Không có khái niệm nào có thể phản ánh được những hiện tượng của thực tế khách quan một cách trực tiếp và cụ thể như khái niệm tương quan hàm, không một khái niệm nào có thể bộc lộ được ở trong nó những nét biện chứng của tư duy toán học hiện đại như khái niệm tương quan hàm”. Với khái niệm hàm, người ta nghiên cứu các sự vật hiện tượng trong trạng thái biến đổi sinh động của nó chứ không phải trong trạng thái tĩnh tại, trong sự phụ thuộc lẫn nhau chứ không phải tách rời nhau. Khái niệm hàm phản ánh sâu sắc hiện thực khách quan và thể hiện rõ nét tư duy biện chứng chính ở chỗ đó. Đứng trên quan điểm hàm xem xét chương trình toán học ở trường phổ thông chúng ta nhận thấy rõ tính hệ thống cùng sự liên quan giữa các phần Đại số và Giải tích, giữa Đại số - Số học – Hình học – Giải tích”. Quán triệt “quan điểm hàm” là tư tưởng chỉ đạo xuyên suốt trong quá trình dạy học toán ở trường phổ thông trong nhiều nước kể cả Việt Nam. Vì vậy, việc tổ chức dạy học hàm số có tầm quan trọng đặc biệt, ảnh hưởng sâu sắc tới việc dạy học các nội dung khác như: Phương trình, giới hạn, liên tục, đạo hàm, tích phân,…Từ đó chúng tôi thấy cần thiết đặt ra những câu hỏi sau: - Các đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số qua các thời kì lịch sử phát triển của nó là gì? - Các khái niệm hàm số được đưa vào chương trình và sách giáo khoa phổ thông dựa trên những đặc trưng khoa học luận nào của khái niệm này? Các đặc trưng đó tiến triển ra sao qua các cấp độ khác nhau của chương trình toán ở trường phổ thông? - Việc lựa chọn và trình bày khái niệm hàm số trong chương trình và sách giáo khoa (SGK) hiện hành ở Việt Nam có tác động như thế nào đối với sự nhận thức của học sinh về đối tượng này? Cụ thể, học sinh quan niệm như thế nào về khái niệm hàm số, những đặc trưng khoa học luận nào của khái niệm hàm số hiện diện ở học sinh? Khi giải quyết các vấn đề liên quan tới khái niệm hàm số, học sinh gặp phải những khó khăn nào? Thực hiện nghiên cứu đề tài này cho phép trả lời những câu hỏi nêu trên, theo tôi là rất cần thiết và cấp bách bởi vì nó không chỉ cho phép hiểu rõ hơn những đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số, nắm vững hơn chương trình SGK phổ Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 2 thông mà nó còn cho phép hiểu rõ hơn những ảnh hưởng tích cực cũng như tiêu cực của việc lựa chọn quan điểm trình bày khái niệm hàm số và đưa vào chương trình và SGK phổ thông hiện hành đối với việc học tập của học sinh. Điều này thuận lợi cho việc thiết lập, tổ chức những tình huống dạy học khái niệm hàm số một cách phù hợp, hiệu quả góp phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Với những lí do trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “ VÀI NÉT VỀ DẠY HỌC KHÁI NIỆM HÀM SỐ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG”. 2) Mục đích nghiên cứu của đề tài: Trong phạm vi một luận văn tốt nghiệp tôi chỉ hạn chế vào việc tìm câu trả lời cho một số trong các câu hỏi nêu ở mục 1. Cụ thể, mục đích nghiên cứu chủ yếu của đề tài là: - Làm rõ những đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số cũng như tiến triển của chúng qua các thời kì khác nhau của lịch sử hình thành và phát triển khái niệm này. - Làm rõ tiến trình và cách tổ chức đưa vào khái niệm hàm số trong chương trình và SGK phổ thông đặc biệt là sự triển khai các đặc trưng khoa học luận của khái niệm này và tầm quan trọng của nó qua các cấp độ lớp ở trường phổ thông. - Làm rõ một số quan niệm của học sinh về khái niệm hàm số và những khó khăn của học sinh khi giải quyết các vấn đề liên quan tới khái niệm này. Từ đó đưa ra một số biện pháp dạy học khái niệm hàm số nhằm giúp học sinh lĩnh hội khái niệm này một cách đúng đắn, khoa học, hiệu quả. 3) Giả thuyết khoa học Những kết quả nghiên cứu đạt được với các mục đích ở trên sẽ dẫn tới giả thuyết khoa học sau đây, mà tôi sẽ đưa vào thử nghiệm tính đúng đắn của nó thông qua nghiên cứu điều tra thực tiễn trên đối tượng học sinh. Giả thuyết khoa học: “Đối với học sinh, hàm số luôn gắn liền với một biểu thức giải tích. Vì vậy, học sinh gặp nhiều khó khăn khi gặp các tình huống trong đó hàm số xuất hiện dưới dạng bảng hay đồ thị”. 4) Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích đề ra, tôi cần thực hiện các nhiệm vụ sau: • Phân tích các thời kì của lịch sử hình thành và phát triển của khái niệm hàm số để làm rõ những đặc trưng chủ yếu của khái niệm này và tiến trình của chúng qua các thời kì đó. • Phân tích chương trình và SGK toán các lớp THCS và THPT hiện hành nhằm làm rõ cách triển khai khái niệm hàm số cũng như sự thể hiện và tiến trình phát triển của các đặc trưng khoa học luận của khái niệm này qua các cấp độ lớp. • Xây dựng các tình huống thực nghiệm cho phép làm rõ một số quan niệm của học sinh về khái niệm hàm số, từ đó tìm hiểu một số khó khăn của học sinh khi giải quyết các vấn đề có liên quan tới khái niệm này, đồng thời đưa ra một số biện pháp dạy học khái niệm hàm số giúp học sinh lĩnh hội khái niệm này một cách hiệu quả, đúng đắn, khoa học. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 3 Như vậy, về mặt phương pháp tôi sẽ thực hiện một nghiên cứu đồng thời về phương diện khoa học luận và sư phạm. Những nghiên cứu này được bổ sung bằng một nghiên cứu điều tra thực tế học tập của học sinh. 5) Các phương pháp nghiên cứu Để thực hiện các nhiệm vụ đã đề ra nhằm đạt được mục đích nghiên cứu của đề tài, tôi sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau: • Phương pháp nghiên cứu lí luận : Tôi đã đọc sách, báo và tài liệu để tìm hiểu về lịch sử hình thành và phát triển của khái niệm hàm số. • Phương pháp điều tra bằng test và phương pháp thống kê toán: Để thử nghiệm tính đúng đắn của giả thuyết khoa học tôi sử dụng phương pháp này để điều tra thực tiễn bằng cách đưa ra các bài toán liên quan tới khái niệm hàm số để học sinh giải sau đó thu thập kết quả, tiến hành phân tích, đánh giá rút ra kết luận. 6) Phạm vi nghiên cứu: Do thời gian hạn chế và do khả năng của bản thân nên tôi chỉ tiến hành nghiên cứu ở trường THPT Nguyễn Hữu Cảnh – Chợ Mới – An Giang. Đó là trường mà tôi thực tập sư phạm. 7) Tổ chức của luận văn: Luận văn gồm ba phần : Phần Mở đầu; Phần Nội dung nghiên cứu của đề tài; Phần Kết luận chung, Tài liệu tham khảo, Phụ lục. • Phần Mở đầu : Lí do chọn đề tài, Mục đích nghiên cứu, Giả thuyết khoa học, Nhiệm vụ nghiên cứu, Các phương pháp nghiên cứu, Phạm vi nghiên cứu, Tổ chức của luận văn. • Phần Nội dung nghiên cứu: Gồm có: - I. Lịch sử hình thành và phát triển khái niệm hàm số : Thông qua phân tích lịch sử phát triển của khái niệm hàm số tôi làm rõ những yếu tố khoa học luận của khái niệm này. Cụ thể, tôi xác định những đặc trưng chủ yếu của khái niệm hàm số cũng như tiến triển của chúng qua các thời kì khác nhau của lịch sử hình thành và phát triển của khái niệm này. - II. Khái niệm hàm số trong chương trình và SGK phổ thông. Thông qua việc phân tích chương trình và SGK toán THCS và THPT tôi sẽ làm rõ sự hiện diện và tiến triển của các đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số, tầm quan trọng của mỗi đặc trưng đó qua các cấp độ lớp ở trường phổ thông. - III. Thực nghiệm. Mở đầu phần này là trình bày về mục đích và giả thuyết thực nghiệm, sau đó là phân tích tiên nghiệm các tình huống được triển khai và phân tích chi tiết các dữ liệu thu thập được. Qua việc phân tích đó, tôi đánh giá, khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học và rút ra những kết luận cho phép trả lời những vấn đề cần nghiên cứu. • Phần Kết luận chung Nêu tóm tắt những kết quả đạt được và những hướng nghiên cứu mới có thể mở ra từ luận văn. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 4 PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA KHÁI NIỆM HÀM SỐ 1. Các đặc trưng khoa học luận chủ yếu của khái niệm hàm số qua các thời kì của lịch sử hình thành và phát triển. 1.1.Thời cổ đại Ngay từ những năm 2000 trước công nguyên, những nhà toán học Babylon đã sử dụng một cách rộng rãi, trong các tính toán của mình, các bảng bình phương, bảng căn bậc hai, bảng lập phương hay bảng căn bậc ba trong hệ lục thập phân. Còn người Hy Lạp thì đã thiết lập các bảng sin. Những bảng này xuất hiện chủ yếu từ nhu cầu giải quyết các vấn đề của toán học ( đo đạc hình học, nghiên cứu các đường cong,…) hay của các ngành khoa học tự nhiên (Vật lí, thiên văn học,…). Thuật ngữ “Hàm số” chưa xuất hiện trong thời kì này. Vậy có thể kết luận được hay không rằng : Trong thời kì cổ đại, người ta không có một ý tưởng nào về tương quan hàm? Trả lời câu hỏi này, Pedersen (1974) viết : “Nhưng nếu chúng ta quan niệm một hàm số không như một công thức mà như một quan hệ tổng quát hơn: kết hợp các phần tử của 1 tập số (…) với những phần tử của một tập hợp khác (…), thì rõ ràng theo nghĩa này các hàm số đã hiện diện trong tất cả các sách về thiên văn. Chỉ duy nhất từ “Hàm số” là vắng bóng, còn sự việc đã được biểu diễn ở đó bằng nhiều bảng tương ứng giữa các phần tử của các tập hợp”. A.P.Youschkevitch (1959) cũng khẳng định: “Tư duy toán học thời cổ đại không tạo ra một khái niệm tổng quát nào về đại lượng biến thiên cũng như về hàm số. Về mặt ứng dụng, chủ yếu là trong lĩnh vực thiên văn, trong đó các phương pháp nghiên cứu định lượng được phát triển nhất, thì mục đích chủ yếu là dưới dạng bảng các hàm số (hàm số ở đây được hiểu ngầm ẩn) được quan niệm như những quan hệ giữa các tập hợp rời rạc của các đại lượng hằng…” Như vậy, ở thời kì này, khái niệm hàm số chưa có tên, chưa có định nghĩa. Nó chỉ xuất hiện như một công cụ ngầm ẩn cho việc giải quyết các bài toán thuộc về thiên văn học, toán học,…Trong đó, vấn đề nghiên cứu về sự phụ thuộc lẫn nhau của hai đại lượng lấy giá trị trong các tập hợp hữu hạn và rời rạc. Yếu tố đầu tiên của khái niệm hàm số được ưu tiên đề cập là tính “phụ thuộc” giữa hai đại lượng, mặc dù đặc tính phụ thuộc này không xuất hiện tường minh. Tương tự, đặc trưng tương ứng và đặc trưng biến thiên của các đại lượng chỉ thể hiện một cách ngầm ẩn. Như vậy, khái niệm “biến” – yếu tố cơ bản cấu thành khái niệm hàm số chưa xuất hiện. Hơn nữa, sự phụ thuộc giữa hai đại lượng chỉ được mô tả dưới hình thức các bảng số. 1.2.Thời trung đại Người ta tiếp tục nghiên cứu về sự phụ thuộc giữa hai đại lượng, đặc biệt là các đại lượng liên quan tới chuyển động như: Vận tốc, quãng đường, thời gian,…Các chuyển động này được nghiên cứu chủ yếu về mặt định tính bằng cách mô tả chiều biến thiên nhưng không đi tới các quan hệ số lượng. Mặt định lượng được đề cập vào cuối thời kì bằng cách mô tả vài giá trị tách rời của hiện tượng và có xu hướng che đậy đi mặt biến thiên liên tục. Tính phụ thuộc giữa các đại lượng được mô tả bằng lời, nhưng chủ yếu bằng các bảng số hoặc bằng các hình hình học. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 5 Vận tốc Chẳng hạn, N.Oresme (1323 – 13820) đã biểu diễn cường độ của chất điểm chuyển động (vận tốc) theo thời gian bằng một hình hình học mà ta có thể mô tả như sau: … Thời gian Chú ý rằng, biểu diễn trên hoàn toàn định tính, không hiện diện các số (các độ đo). Sau này, Galileo (1564 – 1642) mới đưa vào trong các biểu diễn của Oresme các yếu tố định lượng. Như vậy, ngoài nghiên cứu về tính phụ thuộc giữa các đại lượng, thời kì này bắt đầu có những nghiên cứu rõ nét hơn về đặc trưng biến thiên, biểu diễn bằng hình hình học. Điều này đánh dấu một bước tiến về khái niệm hàm số với tư cách biến phụ thuộc. Tuy nhiên, bản thân thuật ngữ “biến thiên” và khái niệm biến chưa xuất hiện một cách rõ ràng. 1.3.Thế kỉ XVI – XVII Trong giai đoạn này, việc gia tăng mạnh mẽ những phép tính toán học và đặc biệt sự ra đời của các kí hiệu chữ đóng vai trò quyết định đối với sự phát triển sau này của lí thuyết các hàm số. Cũng như Oresme, Galileo quan tâm chủ yếu vào nghiên cứu các chuyển động và như vậy là các đại lượng như vận tốc, gia tốc, khoảng cách được hình thành. Tuy nhiên, ông cố gắng đi tìm những kết quả và quan hệ nhờ vào các thực nghiệm chứ không dựa duy nhất trên tư duy thuần túy như Oresme. Đây là điểm khác biệt cơ bản cho phép ông đi vào nghiên cứu định lượng các hiện tượng. Như vậy, các mối quan hệ giữa “nguyên nhân” và “hệ quả” đã được trình bày một cách định lượng, có thể kiểm tra được. Descartes (1596 – 1650) là người nêu lên một cách rõ ràng hơn cái gọi là “phụ thuộc lẫn nhau giữa hai đại lượng biến thiên”. “Bằng cách lấy lần lượt và vô hạn các đại lượng khác nhau đối với đường y ta cũng có vô hạn các đại lượng khác nhau đối với đường x, và như vậy ta có vô hạn các điểm khác nhau, nhờ vào đó ta mô tả được đường cong mong muốn”. Trong mô tả này của Descartes, ta thấy những yếu tố chủ yếu của khái niệm hàm số đã hiện diện rõ ràng hơn : Những “đường x”, “đường y” – đó là những biến, giá trị của chúng là phụ thuộc. Tuy nhiên, các thuật ngữ “Hàm số”, “phụ thuộc”, “biến thiên” vẫn chưa xuất hiện tường minh. Từ “hàm” (fonction) xuất hiện đầu tiên vào tháng 8 năm 1673, trong các bản thảo của Leibniz (1646 – 1716). Nhưng một định nghĩa tường minh về hàm số vẫn chưa xuất hiện. Hơn nữa, thuật ngữ “hàm số” mà Leibniz dùng lúc đó không hoàn toàn giống với định nghĩa mà ta hiểu như ngày nay. Như Mahnke (1926) nhận xét: Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 6 “Leibniz vẫn chưa sử dụng từ hàm để chỉ mối quan hệ hình thức giữa tung độ của một điểm trên một đường cong và hoành độ của nó,…Ở thời điểm mà ông giải quyết vấn đề nghịch đảo của hàm số tiếp tuyến, người ta không thể nói rằng ông đã dùng từ hàm theo nghĩa mà các nhà toán học đương đại đã dùng”. Trong bài toán xác định tọa độ của một điểm thỏa mãn một tính chất nào đó, ông gọi hàm số là những đoạn khác nhau có liên hệ với một đường cong nào đó, chẳng hạn như hoành độ các điểm của nó. Cũng chính Leibniz là người đã đưa ra các thuật ngữ “hằng số”, “biến số”, “tham số”, “tọa độ”. Cho đến thế kỉ thứ XVII, hàm số vẫn luôn gắn liền với một biểu diễn hình học như các đường cong Euler tương ứng với các hàm số Euler. Như vậy, ở giai đoạn này, khái niệm hàm số mất dần đi các đặc tính cơ học và hình học. 1.4.Thế kỉ XVIII Đây là giai đoạn thực sự chuyển việc biểu diễn tương quan hàm số từ trực giác hình học sang biểu thức giải tích. Dấu hiệu đặc trưng của hàm số thời kì này là sự phụ thuộc lẫn nhau của hai đại lượng biến thiên thể hiện bởi một biểu thức giải tích, và trong giai đoạn này các nhà toán học quan niệm: Hàm số là một biểu thức giải tích. Như vậy, khái niệm hàm số bị thu hẹp vào một phương tiện biểu diễn của nó. Quan niệm hàm số như một biểu thức giải tích, lần đầu tiên thể hiện ngầm ẩn trong định nghĩa của Bernoulli công bố năm 1718: “Ta gọi hàm số của một đại lượng biến thiên là một đại lượng được tạo ra theo một cách nào đó từ đại lượng biến thiên này và từ các hằng số”. Quan niệm này được thể hiện tường minh trong định nghĩa của Euler (1707 – 1783): “Một hàm số của một đại lượng biến thiên là một biểu thức giải tích được tạo thành theo một cách thức nào đó từ chính đại lượng biến thiên này và các số hay các đại lượng không đổi,…Một hàm số của một biến cũng là một đại lượng biến thiên”. Như vậy, ngoài khái niệm “hàm số”, các khái niệm “đại lượng không đổi”, “đại lượng biến thiên” cũng chính thức được nêu lên. Đặc biệt, đặc trưng biến thiên luôn được nhấn mạnh, đặc trưng phụ thuộc và đặc trưng tương ứng được ngầm ẩn. Theo Euler, “đại lượng không đổi” hay “hằng”(constante) là một đại lượng xác định luôn lấy một và chỉ một giá trị, trong khi “đại lượng biến thiên” là đại lượng được đưa vào như một tập hợp các số. Tiếp theo Euler, khái niệm hàm số được hoàn thiện dần qua các công trình của nhiều nhà khoa học khác như: D’Alembert (1717 – 1783), Condorcet (1743 – 1794), Lagrange (1736 – 1813),….Nhưng trong tất cả các công trình này, hàm số luôn được hiểu là một biểu thức giải tích. Ở cuối thời kì này, người ta cũng đã đề cập đến hàm nhiều biến. Chính qua định nghĩa hàm nhiều biến mà cả đặc trưng phụ thuộc và đặc trưng biến thiên của khái niệm hàm số lại được nhấn mạnh. Chẳng hạn, năm 1755, Euler cho định nghĩa: “Khi một đại lượng phụ thuộc vào các đại lượng khác sao cho sự thay đổi của các đại lượng thứ hai kéo theo sự thay đổi của đại lượng thứ nhất thì đại lượng thứ nhất được gọi là hàm số của các đại lượng thứ hai”. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 7 Liên quan tới kí hiệu hàm số, Bernoulli đã dùng chữ Hy Lạp ϕ được viết không dấu ngoặc: ϕx. Dấu ngoặc và kí hiệu f được sử dụng bởi Euler trong bài báo của ông thông báo năm 1734 và công bố năm 1740. 1.5.Nửa đầu thế kỉ XIX Từ đầu thế kỉ XIX, người ta lại thường định nghĩa hàm số mà không nhắc gì tới cách biểu diễn giải tích của nó. Người ta dần dần nhận ra cái chủ yếu trong định nghĩa hàm số là sự tương ứng. Fourier (1821) phát biểu : “Nói chung, hàm số f(x) biểu diễn một dãy các giá trị được sắp mà mỗi phần tử đã được lấy tùy ý”. Dirichlet (1805 – 1859) cho định nghĩa: “y là hàm số của x nếu với mỗi giá trị của x thì tương ứng với một giá trị hoàn toàn xác định của y còn sự tương ứng đó được thiết lập bằng cách nào thì điều này hoàn toàn không quan trọng”. Định nghĩa này cho thấy đặc trưng tương ứng được đặt lên hàng đầu, các đặc trưng biến thiên và phụ thuộc được ngầm ẩn nhưng không phải là bị loại bỏ. Trong một số mô tả khác chúng vẫn được thể hiện rõ nét. Chẳng hạn: - Theo Lobachevsky (1792 – 1856): “…hàm số của x là một số được cho với mỗi x và biến thiên dần dần cùng với x. Giá trị của hàm số có thể được cho bằng một biểu thức giải tích hoặc bằng một điều kiện làm phương tiện để thử tất cả các số và chọn một trong chúng hoặc cuối cùng, sự phụ thuộc có thể tồn tại nhưng còn chưa được biết”. - Hay Dirichlet nói về khái niệm hàm số liên tục: “Gọi a và b là hai giá trị cố định, x là một đại lượng biến thiên giữa a và b. Nếu tương ứng với mỗi x đều có một giá trị xác định y = f(x) và y biến thiên một cách liên tục khi chính x biến thiên một cách liên tục từ a đến b, thì ta nói y là một hàm số liên tục trên khoảng (a ; b). Theo quan điểm hình học, nếu xem x và y như là hoành độ và tung độ của một điểm sao cho mỗi giá trị của x thuộc khoảng được xét đều tương ứng với một và chỉ một giá trị của y thì sự liên tục của hàm số sẽ xảy ra đồng thời với việc đường cong liền một khoảng”. Như vậy, tất cả các định nghĩa trên đều thể hiện một cách rõ ràng sự rời bỏ tư tưởng đồng nhất hàm số với một biểu thức giải tích ở thời kì trước. Ở thời kì này, hàm số được biểu diễn bằng bảng số, đồ thị, công thức hoặc tổng quát hơn là bằng một phương tiện nào đó cho phép xác định sự tương ứng giữa hai đại lượng. 1.6.Cuối thế kỉ XIX và đầu thế kỉ XX Cuối thế kỉ XIX , đầu thế kỉ XX, với sự ra đời của “Lí thuyết tập hợp” của Cantor (1845 – 1918), toán học có nhiều biến chuyển sâu sắc. Lí thuyết này trở thành nền tảng của toán học. Khái niệm hàm đòi hỏi phải mở rộng hơn nữa để ứng dụng trong khoa học và thực tiễn. Đến giai đoạn này, người ta định nghĩa hàm số dựa vào “Lí thuyết tập hợp”, coi hàm số như một quy tắc tương ứng hay quan hệ giữa các phần tử của hai tập hợp thỏa mãn một số điều kiện nào đó, hay một bộ các tập hợp,… Một vài định nghĩa về khái niệm hàm số theo lí thuyết tập hợp: • Định nghĩa trong Từ điển toán học – Bản dịch tiếng Việt của Hoàng Hữu Như và Lê Đình Thịnh – NXB khoa học và kĩ thuật,1993: Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 8 “Phần tử của một tập hợp Ey (bản chất bất kì) được gọi là hàm của phần tử x xác định trên một tập hợp Ex (bản chất bất kì) nếu mỗi phần tử x của tập hợp Ex được đặt tương ứng với phần tử duy nhất y của tập hợp Ey...Tùy theo bản chất các tập hợp Ex và Ey ta có các loại hàm khác nhau. Nếu Ex và Ey là những tập hợp số thực nào đó, nghĩa là x và y nhận các giá trị là các số thực, thì ta có hàm số biến số thực hay đơn giản là hàm số…”. • Đĩnh nghĩa của Schwartz (1915) cho trong bài giảng về Giải tích của ông: “Giả sử E và F là hai tập hợp, ta gọi là một ánh xạ từ E vào F hay một hàm số xác định trên E và lấy giá trị trong F, tất cả các tương ứng f theo đó mỗi phần tử x của E được đặt tương ứng với một phần tử, kí hiệu là f(x), của F. Kí hiệu: E ⎯→⎯ f F có nghĩa : f là ánh xạ từ E vào F, E được gọi là tập nguồn, F được gọi là tập đích của ánh xạ”. Hai định nghĩa trên nhấn mạnh đặc trưng tương ứng của khái niệm hàm số. Các đặc trưng phụ thuộc và biến thiên được ngầm ẩn. • Định nghĩa của Bourbaki: “Giả sử E và F là hai tập hợp phân biệt hoặc không. Quan hệ giữa một biến x của E và một biến y của F được gọi là quan hệ hàm nếu với mỗi x thuộc E tồn tại một và chỉ một phần tử y thuộc F có quan hệ với x. Ta gán từ “hàm” cho thao tác “kết hợp mỗi phần tử x thuộc E với phần tử y thuộc F có quan hệ với x”. Ta nói y là giá trị của hàm đối với phần tử x và hàm được xác định bởi quan hệ đã cho”. Định nghĩa này nhấn mạnh trên quan hệ hàm, thuật ngữ “tương ứng” không có mặt nhưng đặc trưng tương ứng vẫn thể hiện ngầm ẩn qua thao tác “kết hợp mỗi phần tử x thuộc E với phần tử y thuộc F có quan hệ với x”. • Định nghĩa của Godement: “Ta gọi hàm là bộ ba f = (G,X,Y) trong đó, G, X, Y là các tập hợp thỏa mãn điều kiện sau: - (F1): G là tập con của tích đềcác X x Y. - (F2): Với mỗi x∈X tồn tại một và chỉ một y∈Y sao cho (x; y)∈G”. Thời kì này, hàm số được biểu diễn dưới nhiều dạng khác nhau như: Biểu đồ Ven, bảng số, đồ thị, công thức, các cặp phần tử. 2. Nhận xét về khoa học luận: Để thấy rõ những đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số, tôi tóm tắt lại quá trình phân tích ở trên trong bảng sau: Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 9 BẢNG TÓM TẮT CÁC ĐẶC TRƯNG KHOA HỌC LUẬN CHỦ YẾU CỦA KHÁI NIỆM HÀM SỐ Giai đoạn Cách thức biểu hiện của khái niệm Đặc trưng của khái niệm Phương tiện biểu diễn Cổ đại - Chưa có tên - Chưa có định nghĩa - Công cụ ngầm ẩn - Phụ thuộc (ngầm ẩn) - Biến thiên (ngầm ẩn) - Tương ứng (ngầm ẩn) Bảng số Trung đại - Chưa có tên - Chưa có định nghĩa - Công cụ ngầm ẩn - Phụ thuộc (ngầm ẩn) - Biến thiên (ngầm ẩn) nhưng bước đầu được quan tâm nghiên cứu) - Tương ứng (ngầm ẩn) - Bảng số - Hình học Thế kỉ XVI - XVII - Có tên - Chưa có định nghĩa - Công cụ ngầm ẩn - Phụ thuộc và biến thiên được đề cập rõ ràng hơn trong vài nghiên cứu - Tương ứng (ngầm ẩn) - Bảng số - Đường cong hình học Thế kỉ XVIII - Có tên - Có định nghĩa (hàm số được đồng nhất với một biểu thức giải tích) - Công cụ tường minh - Đối tượng nghiên cứu - Phụ thuộc được đề cập tường minh trong vài nghiên cứu - Biến thiên (tường minh) - Tương ứng (ngầm ẩn) Biểu thức giải tích Nửa đầu thế kỉ XIX - Có tên - Có định nghĩa (dựa vào khái niệm tương ứng giữa hai đại lượng) - Công cụ tường minh - Đối tượng nghiên cứu - Phụ thuộc được đề cập tường minh trong vài nghiên cứu - Biến thiên (tường minh) - Tương ứng (tường minh) - Bảng số - Biểu thức giải tích - Đồ thị Cuối thế kỉ XIX – Đầu thế kỉ XX - Có tên - Có định nghĩa (dựa vào khái niệm tương ứng hay quan hệ giữa các phần tử của hai tập hợp) - Công cụ tường minh - Đối tượng nghiên cứu - Phụ thuộc (ngầm ẩn) - Biến thiên (ngầm ẩn) - Tương ứng (tường minh) - Bảng số - Biểu thức giải tích - Đồ thị - Biểu đồ Ven - Các cặp phần tử Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 10 3. Nhận xét sư phạm Phân tích về khoa học luận ở trên cho phép tôi nêu lên một vài ý tưởng về mặt sư phạm, nghĩa là về phương diện tổ chức dạy học toán nói chung và dạy học khái niệm hàm số nói riêng. • Không nên quan niệm việc dạy học một khái niệm toán học chỉ được bắt đầu từ thời điểm đưa vào định nghĩa của nó. Trước khi được nghiên cứu một cách tường minh, một khái niệm có thể được đề cập một cách ngầm ẩn trong vai trò công cụ giải quyết các bài toán. Trong giai đoạn này, một số thuộc tính bản chất của khái niệm sẽ dần dần được khám phá. • Nếu xét hai mặt công cụ và đối tượng của một khái niệm thì mặt công cụ thường xuất hiện trước. Nói cách khác, việc dạy học một khái niệm toán học nên bắt đầu từ việc giải quyết các bài toán trong đó khái niệm tác động như một công cụ ngầm ẩn cho phép giải quyết các bài toán này. • Đối với khái niệm hàm số nói riêng: Việc nắm vững khái niệm hàm số, không thể chỉ là kết quả của việc nắm vững định nghĩa của nó mà là kết quả của việc nắm vững đồng thời các đặc trưng và các cách biểu diễn của nó, cách chuyển đổi giữa các cách biểu diễn và đặc biệt là việc áp dụng nó vào việc giải quyết các bài toán của thực tế hay của khoa học. II. KHÁI NIỆM HÀM SỐ TRONG CHƯƠNG TRÌNH VÀ SGK PHỔ THÔNG 1. Mục đích phân tích Mục đích của phần này là làm rõ: - Tiến trình và cách tổ chức đưa vào khái niệm hàm số trong chương trình và SGK toán phổ thông hiện hành. - Các đặc trưng của khái niệm hàm số cũng như tiến triển của chúng qua các cấp độ lớp, thể hiện trong chương trình và SGK phổ thông. 2. Phương pháp phân tích Việc nghiên cứu khái niệm hàm số trong chương trình và SGK toán phổ thông dựa trên cơ sở khoa học luận về khái niệm hàm số mà tôi đã làm rõ ở phần I. Cụ thể, phân tích về khoa học luận ở trên đã cho phép làm rõ những đặc trưng của khái niệm hàm số và tiến triển của chúng qua các thời kì khác nhau của lịch sử hình thành và phát triển khái niệm này. Những đặc trưng này là cơ sở cho việc phân tích nội dung SGK. ™ Tài liệu phân tích chủ yếu: ¾ SGK Toán 7 Tập 1 - Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên),…- NXB GD,2003. ¾ SGK Toán 8 Tập 1 - Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên),… - NXB GD,2004. ¾ SGK Toán 9 - Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên),… - NXB GD,2005. ¾ SGK Đại số 10 – Trần Văn Hạo (tổng chủ biên),Vũ Tuấn (chủ biên), Doãn Minh Cường, Đỗ Mạnh Hùng, Nguyễn Tiến Tài – NXBGD,2006. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 11 ¾ SGK Đại số và Giải tích 11 – Trần Văn Hạo(tổng chủ biên),Vũ Tuấn(chủ biên), Đào Ngọc Nam, Lê Văn Tiến, Vũ Viết Yên – NXBGD,2007. ¾ SGK Giải tích 12 (Ban KHTN)– Sách thí điểm – Trần Văn Hạo(tổng chủ biên),Vũ Tuấn(chủ biên), Lê Thị Thiên Hương, Nguyễn Tiến Tài, Cấn Văn Tuất. 3. Phân tích chi tiết Tuy thuật ngữ “Hàm số” và định nghĩa hàm số chỉ được đưa vào chính thức ở lớp 7 nhưng những hình ảnh và những ví dụ về hàm số đã xuất hiện một cách ngầm ẩn ngay từ bậc tiểu học. Vì vậy, việc nghiên cứu khái niệm hàm số trong toàn bộ chương trình và SGK phổ thông phải tính đến hai giai đoạn khác nhau: “Giai đoạn ngầm ẩn”(trước lớp 7) và “giai đoạn tường minh”(từ lớp 7 đến lớp 12). Tuy nhiên tôi chỉ tập trung chủ yếu phân tích giai đoạn thứ hai. 3.1. Giai đoạn ngầm ẩn (trước lớp 7) Ngay từ những lớp đầu tiên của bậc tiểu học, học sinh đã được làm quen ngầm với khái niệm “tương ứng”. Đó là những tương ứng đơn giản giữa các phân tử của hai tập hợp như: tương ứng giữa số học sinh và số ghế, tương ứng giữa số chén và số đĩa, tương ứng giữa giá trị của tổng và số hạng khi cho cố định số hạng còn lại,…Các em cũng được làm quen với một số bảng cộng, trừ các số tự nhiên. Ví dụ: (SGK toán 2, trang 89): Viết số thích hợp vào ô trống: ` Từ lớp 4, SGK bắt đầu giới thiệu về các biểu thức chứa chữ đơn giản, các bài toán tìm x hay tìm giá trị của biểu thức với 1 hoặc 2 biến. Ví dụ: :(SGK Toán 4, trang 7): Tìm giá trị của biểu thức và điền vào ô trống trong bảng sau : a 5 7 10 6 x a 6 x 5 =30 Đặc biệt, ở lớp 5 học sinh đã được học về các đại lượng tỉ lệ thuận và đại lượng tỉ lệ nghịch. Đây là những ví dụ cụ thể về sự tương quan hàm số. Qua sự trình bày của SGK học sinh có thể nắm được mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa hai đại lượng tỉ lệ thuận hay tỉ lệ nghịch. Ví dụ: Hai đại lượng tỉ lệ thuận: “Hai đại lượng liên hệ với nhau sao cho khi đại lượng này tăng (hoặc giảm) bao nhiêu lần thì đại lượng kia cũng tăng (hoặc giảm) bấy nhiêu lần” Như vậy, SGK toán ở Tiểu học bước đầu cho học sinh làm quen một cách ngầm ẩn, với những đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số như mối quan hệ phụ thuộc giữa hai đại lượng biến thiên, sự tương ứng giữa các phân tử của hai tập hợp,…nhằm hình thành những biểu tượng ban đầu về khái niệm hàm số, làm cơ sở cho việc trình bày chính thức khái niệm này ở lớp 7. Đồng thời, việc đưa vào những Số hạng 32 12 25 Số hạng 8 25 35 Tổng 62 85 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 12 công thức, những biểu thức chứa biến và bảng tính giá trị biểu thức là ngầm ẩn cho học sinh thấy được cách biểu thị sự tương ứng, sự phụ thuộc giữa các đại lượng bằng công cụ toán học, tạo điều kiện sau này tiếp thu các cách cho hàm số dễ dàng hơn. 3.2. Giai đoạn tường minh (từ lớp 7 trở lên) 3.2.1. Ở lớp 7 ™ Phần lí thuyết: Những vấn đề cơ bản về hàm số như: định nghĩa hàm số, đồ thị hàm số,… được trình bày trong chương II phần đại số của SGK Toán 7. Ở đây, học sinh cũng được nghiên cứu hàm số cụ thể, đơn giản là hàm y =ax (a ≠ 0) và hàm số y = a x (được trình bày trong bài học thêm). SGK tổ chức đưa vào khái niệm hàm số theo 3 phần: đại lượng tỉ lệ thuận và đại lượng tỉ lệ nghịch; khái niệm hàm số; mặt phẳng tọa độ và đồ thị hàm số y = ax (a ≠ 0), đồ thị hàm số y = a x (bài đọc thêm). • Phần 1: Đại lượng tỉ lệ thuận, đại lượng tỉ lệ nghịch. SGK trình bày kĩ về tương quan tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch, đưa ra các công thức biểu thị mối quan hệ giữa hai đại lượng tỉ lệ thuận, hai đại lượng tỉ lệ nghịch và mối quan hệ giữa chúng. SGK tổng kết lại, đưa ra định nghĩa tổng quát và công thức liên hệ giữa các đại lượng đó. Xuất phát từ những ví dụ thường gặp trong vật lí như: khối lượng của thanh kim loại đồng chất tỉ lệ thuận với thể tích của nó, vận tốc và thời gian đi một quãng đường cố định tỉ lệ nghịch với nhau,…SGK ngầm ẩn cho học sinh hình dung ra sự phụ thuộc tương ứng giữa hai đại lượng biến đổi. Ví dụ: SGK Toán 7, trang 51: ?1 Hãy viết công thức tính : a) Quãng đường đi được s (km) theo thời gian t (h) của một vật chuyển động đều với vận tốc 15 km/h. b) Khối lượng m (kg) theo thể tích v (m3) của thanh kim loại đồng chất có khối lượng riêng D (kg/m3). (D: là hằng số khác 0). Sau đó, SGK đưa ra nhận xét: các công thức trên đều có điểm giống nhau là: đại lượng này bằng đại lượng kia nhân với một hằng số khác 0. Như vậy, từ việc thực hiện yêu cầu trên, SGK nêu lên một cách ngầm ẩn sự phụ thuộc giữa hai đại lượng s và t, m và v. Trang 52, SGK đưa ra công thức tổng quát biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa hai đại lượng tỉ lệ thuận: “Nếu đại lượng y liên hệ với đại lượng x theo công thức: y = kx (k là hằng số khác 0) thì ta nói y tỉ lệ thuận với x theo hệ số tỉ lệ k. Trang 53, SGK đưa ra ?4: Cho hai đại lượng y và x tỉ lệ thuận với nhau: Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 13 a) Hãy xác định hệ số tỉ lệ của y đối với x. b) Thay mỗi dấu “ ? “ trong bảng trên bằng một số thích hợp. Qua ?4, SGK muốn cho học sinh làm quen một cách ngầm ẩn với sự tương ứng giữa hai đại lượng tỉ lệ thuận x và y. Tính chất biến thiên của các đại lượng được mô tả dựa vào bảng giá trị tương ứng. Từ đó, SGK đưa ra hai tính chất: “Nếu hai đại lượng tỉ lệ thuận với nhau thì: ○ Tỉ số hai giá trị tương ứng của chúng luôn không đổi. ○ Tỉ số hai giá trị bất kỳ của đại lượng này bằng tỉ số hai giá trị tương ứng của đại lượng kia”. Ở đây, SGK chưa đưa vào thuật ngữ “hàm số”, “sự phụ thuộc”, “sự biến thiên” mà chỉ nói tới sự tương ứng. Nhưng những ví dụ ở trên chính là hình ảnh cụ thể của một hàm số bậc nhất được biểu thị bằng công thức, bằng bảng và SGK đã ngầm ẩn thể hiện đầy đủ các đặc trưng khoa học luận của khái niệm này. Các vấn đề đại lượng tỉ lệ nghịch cũng được trình bày tương tự như các đại lượng tỉ lệ thuận. Việc giới thiệu những tương quan tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch có ý nghĩa cho việc chuẩn bị nghiên cứu về hàm số. Các ví dụ, các bài toán thường xuất phát từ thực tế, từ những mối quan hệ giữa các đại lượng trong vật lí mà học sinh đã học biểu thị tương quan tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch có tác dụng giúp học sinh hiểu việc nghiên cứu hàm số bắt nguồn từ thực tiễn. Hàm số có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn và trong các bộ môn khoa học khác, tức là gợi động cơ đưa vào khái niệm hàm số. Theo tôi, việc trình bày kỹ các vấn đề về tương quan tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch là cần thiết, tạo điều kiện cho việc trình bày định nghĩa khái niệm hàm số sau này dễ dàng và thuận tiện hơn. • Phần 2: Trình bày khái niệm hàm số SGK trình bày định nghĩa về khái niệm hàm số bằng con đường quy nạp, xuất phát từ những ví dụ cụ thể về hàm số, rút ra những thuộc tính bản chất của khái niệm, sau đó định nghĩa khái niệm và củng cố khái niệm. Mở đầu bài “Hàm số” SGK nêu ra 3 ví dụ (SGK trang 62;63) Ví dụ 1: Nhiệt độ T(oC) tại các thời điểm t(giờ) trong cùng một ngày được cho trong bảng sau : x x1 = 3 x2 = 4 x3 = 5 x4 = 6 y y1 = 6 y2 = ? y3 = ? y4 = ? t (giờ) 0 4 8 12 16 20 T (0C) 20 18 22 26 24 21 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 14 Ví dụ 2: Khối lượng m(g) của một thanh kim loại đồng chất có khối lượng riêng là 7,8g/cm3 tỉ lệ thuận với thể tích V(cm3) theo công thức: m = 7,8V. Tính các giá trị tương ứng của m khi V = 1; 2; 3; 4. Ví dụ 3: Thời gian t(h) của một vật chuyển động đều trên quãng đường 50 km tỉ lệ nghịch với vận tốc v(km/h) của nó theo công thức: t = 50/v. Tính và lập bảng các giá trị tương ứng của t khi v = 5; 10; 15; 25; 50. SGK đưa ra nhận xét: Trong ví dụ 1 ta thấy: ○ Nhiệt độ T(0C) phụ thuộc vào sự thay đổi của thời gian t(giờ). ○ Với mỗi giá trị của t ta luôn xác định được một và chỉ một giá trị tương ứng của T. Ta nói T là hàm số của t. Tương tự, trong các ví dụ 2, ví dụ 3 ta nói m là hàm số của V, t là hàm số của v. Như vậy bản chất của việc lập bảng hay cho công thức đều là diễn tả sự tương ứng giữa hai đại lượng (t và T; m và V; t và v). Với mỗi giá trị của đại lượng thì giá trị tương ứng của đại lượng kia là duy nhất. Bảng và công thức đều cho thấy mối quan hệ phụ thuộc giữa hai đại lượng biến thiên đều cho ta quy tắc thiết lập sự tương ứng giữa các phần tử của hai tập hợp. Từ đây, học sinh có thể rút ra được thuộc tính bản chất của khái niệm hàm số là sự tương ứng giữa hai đại lượng và sự thay đổi phụ thuộc của đại lượng này vào sự thay đổi của đại lượng kia. Từ đó, học sinh sẽ tiếp cận với khái niệm hàm số một cách dễ dàng hơn. Định nghĩa khái niệm hàm số trang 63: “Nếu đại lượng y phụ thuộc vào đại lượng thay đổi x sao cho với mỗi giá trị của x ta luôn xác định được chỉ một giá trị tương ứng của y thì y được gọi là hàm số của x và x được gọi là biến số”. Cách diễn đạt của định nghĩa này tương tự với cách diễn đạt của Dirichlet trong định nghĩa hàm số ông đưa ra năm 1837. Hàm số ở đây được trình bày theo quan điểm: coi hàm số như một khái niệm toán học mô tả sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hai đại lượng biến thiên. Định nghĩa này làm ẩn đi đặc trưng biến thiên của khái niệm hàm số, chỉ đề cập tới đặc trưng phụ thuộc và tương ứng. Ở đây, SGK chưa nhắc tới thuật ngữ “biến thiên” và đặc trưng biến thiên của hàm số. Có lẽ để học sinh tiếp thu một cách tường minh đặc trưng này ngay sau khi vừa làm quen với khái niệm hàm số là một việc khó, nó đòi hỏi ở một mức độ cao hơn khi học sinh đã nắm được những vấn đề cơ bản về hàm số. Vì vậy, ở đây SGK chưa đề cập tới sự đồng biến, nghịch biến của hàm số. Ta thấy khái niệm hàm số ở đây được định nghĩa tương tự như định nghĩa của các nhà toán học thế kỉ XIX chứ không dùng định nghĩa chặt chẽ nhờ lí thuyết tập hợp như trước đây. SGK Đại Số 7 – NXBGD năm 2001 trình bày định nghĩa về khái niệm hàm số theo quan điểm của lí thuyết tập hợp, coi hàm số là một quy tắc tương ứng giữa hai phân tử của hai tập hợp số. Định nghĩa: (SGK Đại Số 7 – NXBGD năm 2001, trang 73) “Giả sử X và Y là hai tập hợp số. Một hàm số f từ X đến Y là quy tắc cho tương ứng mỗi giá trị x∈X một và chỉ một giá trị y∈Y, mà ta kí hiệu là y = f(x). Người ta viết: f: X → Y x a y = f(x) (đọc là x tương ứng với f(x)). Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 15 Theo cách diễn đạt này thì định nghĩa khái niệm hàm số chỉ đề cập đến đặc trưng tương ứng và ẩn đi đặc trưng biến thiên và đặc trưng phụ thuộc của hàm số. Nếu định nghĩa hàm số bằng thuật ngữ “ quy tắc tương ứng” có thể gây cho học sinh khó hiểu vì học sinh chưa biết khái niệm “quy tắc tương ứng” là gì mà việc trình bày định nghĩa theo cách đó cũng khá phức tạp đối với học sinh THCS mặc dù cách định nghĩa đó là chặt chẽ và chính xác, tương tự cách định nghĩa của các nhà toán học thế kỉ XX. Như vậy, cách định nghĩa về khái niệm hàm số trong SGK Toán 7 hiện hành là đơn giản, dễ hiểu đối với học sinh THCS. Qua đó, học sinh dễ dàng nắm được các thuộc tính bản chất của khái niệm hàm số đó là sự tương ứng và sự phụ thuộc. Ở đây, SGK chưa đưa vào các khái niệm tập xác định, tập giá trị của hàm số, chỉ nhắc tới biến số,…Và SGK cũng không trình bày tường minh các cách cho hàm số mà chỉ nêu lên chú ý: Hàm số có thể được cho bằng bảng (ví dụ 1); bằng công thức (ví dụ 2 và ví dụ 3). • Phần 3: Trình bày về mặt phẳng tọa độ, đồ thị của hàm số y = ax (a ≠ 0), đồ thị của hàm số y = a x (a ≠ 0) (bài đọc thêm ). Trước khi trình bày về đồ thị hàm số, SGK giới thiệu về mặt phẳng tọa độ, tọa độ của một điểm trong mặt phẳng tọa độ để làm cơ sở cho việc xây dựng khái niệm đồ thị hàm số. SGK đưa vào khái niệm đồ thị hàm số thông qua ?1 . Ở trang 69, SGK trình bày: “Đồ thị của hàm số y = f(x) là tập hợp tất cả các điểm biểu diễn các cặp giá trị tương ứng (x; y) trên mặt phẳng tọa độ”. Việc lập các cặp số (x; y) để biểu diễn đồ thị của hàm số có tác dụng củng cố đặc trưng tương ứng, đặc trưng phụ thuộc và cả đặc trưng biến thiên (một cách ngầm ẩn). Theo sách giáo viên lớp 7, trang 73: mục đích của SGK là : “học sinh hiểu được khái niệm đồ thị của hàm số, đồ thị của hàm số y = ax (a≠0) và biết được ý nghĩa của đồ thị trong nghiên cứu hàm số”. Vì vậy, ở lớp 7, học sinh chỉ được làm quen với việc vẽ đồ thị của hàm số y = ax (a ≠ 0) và đồ thị hàm số y = a x (a ≠ 0) thông qua bài đọc thêm. Về hàm số y = ax (a ≠ 0), SGK trình bày các ví dụ cụ thể rồi từ đó khái quát lên dạng đồ thị của nó: “Đồ thị của hàm số y = ax (a ≠ 0) là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ.” Ở đây, SGK muốn cho học sinh thấy rõ: Đồ thị của hàm số có thể là một số điểm rời rạc như trong ví dụ 1 (đồ thị của một hàm số cho bằng bảng). Trong toán học đồ thị của hàm số được cho bằng công thức thường là các đường, như đồ thị hàm số y = ax (a ≠ 0). Đồ thị hàm số y = a x (a ≠ 0) được giới thiệu dưới dạng bài đọc thêm để học sinh có thể biết được các dạng khác nhau của đồ thị hàm số. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 16 Việc trình bày hai hàm số đơn giản nhất y = ax (a ≠ 0) , y = a x (a ≠ 0) để minh họa cho khái niệm hàm số và đồ thị của hàm số một cách cụ thể, có tác dụng củng cố đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số và khái niệm của đồ thị hàm số. ™ Phần bài tập: ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng tương ứng: • Bài tập về lập bảng giá trị tương ứng của biến số và giá trị của hàm số; tính giá trị của các hàm số tại các giá trị của biến số: bài 3 trang 54; bài 25; 26 trang 64, bài 28; 29; 30; 31 trang 64; bài 41 trang 72; bài 44 trang 73. Ví dụ: bài 28 trang 64: Cho hàm số y = f(x) = 12 x a) Tính f(5), f(-3) b) Hãy điền vào bảng các giá trị tương ứng của hàm số. x -6 -4 -3 2 5 6 12 y = f(x) =12/x Để làm được bài tập này, học sinh phải hiểu thực chất công thức: y = f(x) = 12 x là biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa hai đại lượng x và y, trong đó, x và y là các đại lượng thay đổi trong những tập hợp số nào đó: x nhận giá trị trong R*; y nhận các giá trị trong R. Khi có công thức của hàm số thì với mỗi giá trị của biến số x ta tìm được một giá trị hoàn toàn xác định của y và giá trị y tương ứng với x là duy nhất. Do đó dạng bài tập này có tác dụng củng cố đặc trưng tương ứng của hàm số. Ở đây, với mỗi giá trị x∈R* cho tương ứng một và chỉ một giá tri y∈R sao cho 12y x = . Trong SGK, dạng bài tập này khá phong phú, đa dạng vừa rèn luyện kĩ năng tính toán cho học sinh vừa hình thành kĩ năng biến đổi một hàm số cho bằng công thức thành hàm số cho bằng bảng hoặc liệt kê các giá trị của hàm số tại các giá trị của biến số. • Các bài tập về nhận dạng khái niệm hàm số: Xét xem quan hệ giữa hai đại lượng x và y có xác định một hàm số hay không. Bài 24 trang 63; bài 27 trang 64; bài 45 trang 73. Ví dụ: bài 24 trang 63; Các giá trị tương ứng của hai đại lượng x và y được cho trong bảng sau: x -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 y 16 9 4 1 1 4 9 16 Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 17 Đại lượng y có phải là hàm số của đại lượng x hay không? Dạng bài tập này đòi hỏi học sinh phải nắm vững các thuộc tính bản chất của khái niệm hàm số để nhận biết xem mối quan hệ giữa hai đại lượng đã cho có xác định hàm số hay không. Tức là phải kiểm tra đồng thời hai điều kiện: P1: Với mỗi giá trị xác định của x đều tồn tại giá trị tương ứng y. P2: Với mỗi giá trị xác định của x, giá trị tương ứng của y là duy nhất. Các bài tập dạng này nhằm khắc sâu đặc trưng tương ứng giúp học sinh hiểu và nắm vững bản chất của khái niệm hàm số, tuy nhiên số lượng dạng bài tập dạng này trong SGK chiếm tỉ lệ rất nhỏ (3 bài trong tổng số 56 bài tập của chương). Hơn nữa, ở đây, SGK chỉ cho nhận biết khái niệm hàm số ở một dạng (dạng hàm số cho bằng bảng). Như vậy, liệu học sinh có nắm vững và hiểu được bản chất của khái niệm hàm số hay chưa ? Học sinh đã có được những kĩ năng nhận biết một hàm số hay chưa? • Các bài tập thể hiện khái niệm hàm số : Thiết lập một hàm số. Dạng bài tập này cũng có những tác dụng củng cố khái niệm hàm số đặc biệt là đặc trưng tương ứng. Nhưng SGK không đưa ra bài tập dạng này, có lẽ ở lớp 7 không có yêu cầu về thể hiện khái niệm hàm số (vì nó tương đối khó) mà chủ yếu là cho sẵn các hàm số để học sinh xem xét, nghiên cứu. • Ngoài ra, các bài tập như biểu diễn các cặp số thuộc đồ thị hàm số, vẽ đồ thị của hàm số cũng có tác dụng củng cố đặc trưng tương ứng và đặc trưng phụ thuộc (một cách ngầm ẩn). Bài 37 trang 68, bài 39 trang 71, bài 44 trang 73, bài 54;55 trang 77, bài 42 trang 72, bài 47 trang 74. Ví dụ: bài 37 trang 68: Hàm số y được cho trong bảng sau: x 0 1 2 3 4 y 0 2 4 6 8 a) Viết tất cả các cặp giá trị tương ứng (x; y) của hàm số trên. b)Vẽ một trục tọa độ Oxy và xác định được các điểm biểu diễn các cặp giá trị tương ứng của x và y ở câu (a). Việc lập ra các cặp số (x; y) cho thấy sự tương ứng giữa mỗi giá trị của x với một và chỉ một giá trị của y và việc biểu diễn các cặp số (x; y) trong mặt phẳng tọa độ là chuyển dạng của hàm số từ cách cho bằng bảng, bằng cách liệt kê các cặp giá trị (x; y) sang cách cho hàm số bằng đồ thị. Qua đó, học sinh biết thêm một cách cho khác của hàm số (hàm số cho bằng đồ thị ). ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng phụ thuộc: ƒ Các bài tập tìm công thức xác định hàm số: (ngầm ẩn ) Bài 1 trang 53, bài 2 trang 54, bài 12 trang 58, bài 45 trang 73. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 18 Đối với dạng này, SGK không đưa ra các bài tập tìm công thức xác định hàm số một cách tường minh mà chỉ có các bài tập tìm công thức thể hiện sự phụ thuộc giữa hai đại lượng tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch. ƒ Ngoài ra, các bài toán về đại lượng tỉ lệ thuận, tỉ lệ nghịch cũng có tác dụng củng cố đặc trưng phụ thuộc của hàm số một cách ngầm ẩn. Đó là những bài toán gắn liền với thực tế, với vật lí mà học sinh có thể dễ dàng thấy sự phụ thuộc lẫn nhau giữa các đại lượng đó. Điều này có ý nghĩa trong việc quán triệt quan điểm hàm cho học sinh, rèn luyện tư duy cho học sinh như: phân tích, tổng hợp và biểu thị toán học những mối quan hệ giữa các đại lượng trong thực tiễn và trong các ngành khoa học khác. Tuy nhiên, các bài tập dạng này chỉ củng cố đặc trưng phụ thuộc một cách ngầm ẩn. Các bài tập phần này chưa khắc sâu được đặc trưng phụ thuộc của khái niệm hàm số . Để thấy rõ hơn các đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số được nhấn mạnh như thế nào qua phần bài tập của SGK Toán 7, ta lập bảng sau: -Tổng số bài tập :56 -Tổng số hàm số được cho: 22 Như vậy, trong chương trình lớp 7, hàm số chủ yếu được nghiên cứu về đặc trưng tương ứng và đặc trưng phụ thuộc . Đặc trưng biến thiên chưa được đề cập đến một cách tường minh. Về mặt lý thuyết, trong định nghĩa về khái niệm hàm số thì đặc trưng tương ứng và phụ thuộc được đề cập một cách tường minh nhưng về phần bài tập, chủ yếu các bài tập tập trung vào đặc trưng tương ứng còn đặc trưng phụ thuộc hầu hết là ngầm ẩn trong các bài tập. Các cách cho hàm số, hầu hết là cho bằng công thức điều đó dễ gây cho học sinh sự hiểu lầm rằng mọi hàm số đều cho bằng công thức. Hơn nữa, trong các bài tập, SGK đều viết: Cho hàm số y = f(x). Để tránh gây cho học sinh hiểu lầm, lúc đầu khi mới học về hàm số nên viết: Cho hàm số xác định bởi công thức: y = f(x). Dạng bài tập Số lượng Tỉ lệ % Bài tập củng cố đặc trưng tương ứng (tường minh) 18 32.14% Bài tập củng cố đặc trưng phụ thuộc (tường minh) 0 0% Bài tập củng cố đặc trưng biến thiên (tường minh) 0 0% Các bài tập khác(bài tập củng cố các đặc trưng của khái niệm hàm số một cách ngầm ẩn) 38 67.86% Cách cho hàm số Số lượng Tỉ lệ % Hàm số cho bằng công thức 15 68.18% Hàm số cho bằng bảng 4 18.18% Hàm số cho bằng đồ thị 3 13.64% Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 19 Ở đây, SGK không đưa ra các hàm số được cho bởi biểu đồ Ven, cho bằng cách liệt kê các giá trị của biến số như SGK Đại số 7 trước đây. Có lẽ cách trình bày trong SGK hiện hành sẽ đơn giản với học sinh. Nhưng thực tế học sinh sẽ gặp khó khăn khi gặp phải các trường hợp hàm số cho bằng các dạng khác mà không biểu diễn được dưới dạng công thức. Có thể không cần nghiên cứu kỹ nhưng cũng cần thiết giới thiệu nhiều cách cho hàm số khác nhau để học sinh thấy được sự đa dạng của hàm số. Từ đó, học sinh hiểu và nắm vững được các thuộc tính bản chất của khái niệm hàm số một cách chính xác, khoa học. 3.2.2. Ở lớp 8 Ở cuối chương trình lớp 7, học sinh được làm quen với các khái niệm đơn thức, đa thức ,… .Trong toàn bộ SGK Toán 8 không xuất hiện thuật ngữ “hàm số” không trình bày các vấn đề về hàm số nhưng ta có thể thấy hàm số được ứng dụng một cách ngầm ẩn để thiết lập các khái niệm và các mối quan hệ khác trong toán học như đa thức, phân thức, phương trình,...Trong SGK trước đây các khái niệm đa thức, phân thức đều được trình bày theo quan điểm hàm đa thức, hàm phân thức .Trong SGK hiện hành, khái niệm phân thức được xem xét trên quan điểm đại số (nhìn nhận phân thức như một đối tượng của đại số mà học sinh cần biết cách tính toán trên chúng). Ví dụ: Định nghĩa phân thức: “Một phân thức đại số (hay nói gọn là phân thức) là một biểu thức có dạng A B , trong đó A, B là những đa thức, với B khác đa thức 0.” Nhưng nếu cho mỗi biến của phân thức một giá trị thì phân thức có thể có một giá trị tương ứng duy nhất. Như vậy, mỗi phân thức đại số (hay mỗi cách biểu diễn của phân thức hữu tỉ) trở thành một hàm số. Chẳng hạn cho phân thức ( ) ( ) A x B x , với mỗi giá trị x = r∈R của biến x, phân thức ( ) ( ) A x B x có một giá trị tương ứng duy nhất là ( ) ( ) A r B r , nếu B(r) ≠ O. Như vậy ( ) ( ) A x B x là một hàm số có TXĐ là D = {r∈R / B(r) ≠ 0}. ( Theo Sách giáo viên Đại số 8 tập 1, trang 45). Nói chung, ở lớp 8, mục đích chủ yếu là cho học sinh làm quen với việc thực hiện các phép biến đồng nhất trên các biểu thức chứa chữ và tìm giá trị của biến để đa thức, phân thức nhận giá trị 0 (tức là giải phương trình) nhằm tạo điều kiện để học sinh tiếp thu những khái niệm hàm số sau này. Qua đó giúp học sinh rèn luyện kỹ năng làm việc trên các đối tượng tổng quát, nhằm phát triển năng lực khái quát hóa, trừu tượng hóa. 3.2.3. Ở lớp 9 ™ Phần lý thuyết: Ở lớp 7, học sinh đã được học về hàm số, đến lớp 9, các em vẫn tiếp tục được nghiên cứu về hàm số nhưng ở mức độ sâu hơn rộng hơn. Các vấn đề về hàm số Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 20 được trình bày một cách khái quát hơn, chặt chẽ hơn trong chương II SGK Toán 9 tập 1 và chương IV, SGK Toán 9, tập 2. Ở đây, học sinh được gặp lại định nghĩa về khái niệm hàm số và bước đầu nghiên cứu về tính chất đồng biến, nghịch biến của hàm số, xem xét các hàm số y = ax + b, (a ≠ 0) và y = a 2x , (a ≠ 0). Định nghĩa hàm số được SGK nhắc lại và cho ví dụ minh họa Định nghĩa trang 42 – SGK Toán 9, tập 1: “ Nếu đại lượng y phụ thuộc vào đại lượng thay đổi x sao cho với mỗi giá trị của x ta luôn xác định được chỉ một giá trị tương ứng của y thì y được gọi là hàm số của x và x được gọi là biến số.” Ở đây, hàm số được mô tả là sự phụ thuộc giữa 2 đại lượng biến thiên. SGK đưa ra các ví dụ về hàm số cho bằng bảng và công thức: a) y là hàm số của x được cho bằng bảng sau: x 1/3 1/2 1 2 3 1 y 6 4 2 1 2/3 1/2 b) y là hàm số được cho bằng công thức: y = 2x ; y = 2x + 3 ; y = x 1 Tuy không đưa ra khái niệm tập xác định của hàm số nhưng SGK lưu ý rằng khi hàm số cho bằng công thức y = f(x) ta hiểu rằng biến số x chỉ lấy những giá trị mà tại đó f(x) xác định. Để nhấn mạnh lại đặc trưng tương ứng của hàm số SGK đưa vào ?1: Cho hàm số: y = f(x) = 2 1 x + 5 Tính f(0), f(1), f(3), f(-2), f(-10)? Qua mục ?2, SGK muốn rèn luyện cho học sinh cách biểu diễn các cặp giá trị tương ứng (x; y) trên mặt phẳng tọa độ và kỹ năng vẽ đồ thị hàm số. Đặc biệt, ở lớp 9, học sinh được tiếp cận một cách tường minh với đặc trưng biến thiên của hàm số. Đến đây học sinh thấy được một cách đầy đủ các đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số. Tuy nhiên, ở lớp 9, học sinh chỉ làm quen bước đầu với đặc trưng biến thiên qua việc nắm khái niệm hàm số đồng biến, nghịch biến và xét sự đồng biến, nghịch biến của một số hàm số đơn giản, ở đây đặc trưng biến thiên chưa được ứng dụng vào việc vẽ đồ thị và giải toán. SGK cũng chưa chính thức đưa vào thuật ngữ “sự biến thiên của hàm số”. Sự đồng biến và nghịch biến được trình bày theo con đường quy nạp: xuất phát từ một hàm số cụ thể để khái quát lên thành định nghĩa: SGK đưa vào mục ?3: Tính giá trị y tương ứng của các hàm số y = 2x + 1 và y = -2x + 1 theo giá trị đã cho của biến x rồi điền vào bảng sau: Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 21 x -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 y = 2x+1 y =-2x +1 Sau khi học sinh thực hiện xong , SGK đưa ra nhận xét: a) Xét hàm số y = 2x + 1 xác định với mọi x ∈ R. Qua bảng trên ta thấy: khi cho x các giá trị tùy ý tăng lên thì các giá trị tương ứng của y = 2x + 1 cũng tăng lên. Ta nói rằng hàm số y = 2x + 1 đồng biến trên R ta thấy đây là sự khái quát tính chất của tương quan tỉ lệ thuận mà học sinh đã được học ở lớp dưới. Nó ngầm ẩn đặc trưng phụ thuộc của hàm số và cho thấy sự biến đổi, biến động của các đại lượng trong quan hệ hàm số. Ở đây x và y có mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau, khi x biến đổi nhận các giá trị tùy ý tăng dần thì y cũng thay đổi và tăng dần tương ứng. b) Tương tự xét hàm số y = -2x + 1 xác định trên R ta cũng rút ra được hàm số y = -2x + 1 nghịch biến trên R. Từ đó, SGK khái quát thành khái niệm hàm số đồng biến, hàm số nghịch biến: “Cho hàm số y = f(x) xác định với mọi giá trị của x∈R. a) Nếu giá trị của biến x tăng lên mà giá trị tương ứng f(x) cũng tăng lên thì hàm số y = f(x) được gọi là hàm số đồng biến trên R (gọi tắt là hàm số đồng biến). b) Nếu giá trị của biến x tăng lên mà giá trị tương ứng f(x) lại giảm đi thì hàm số y = f(x) được gọi là hàm số nghịch biến trên R (gọi tắt là hàm số nghịch biến). Nói cách khác: Với x1, x2 bất kì thuộc R. Nếu x1 < x2 mà f(x1) < f(x2) thì hàm số y = f(x) đồng biến trên R. Nếu x1 f(x2) thì hàm số y = f(x) nghịch biến trên R. Các định nghĩa này chỉ ra cách chứng minh một hàm số là đồng biến hoặc nghịch biến trên R. Ở đây, SGK không trình bày hàm số đồng biến, nghịch biến trên khoảng (a; b) cụ thể do ở lớp 9, học sinh chỉ nghiên cứu các hàm số xác định với mọi x∈R. Như vậy, đến đây, học sinh đã được nghiên cứu một cách tường minh về cả ba đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số đó là sự biến thiên, sự tương ứng và sự phụ thuộc. Trong SGK Toán 9, các hàm số y = ax + b (a ≠ 0) và y = ax2 (a ≠ 0) được trình bày tương đối kỹ. Việc trình bày các hàm số này đều xuất phát từ những bài toán mở đầu liên quan đến những đại lượng vật lý như: Quãng đường và thời gian… cách giới thiệu này sẽ giúp cho học sinh thấy được sự cần thiết phải nghiên cứu các hàm số, các hàm số luôn hiện diện trong thực tế, trong các ngành khoa học khác. Điều đó có tác dụng gợi động cơ, gây hứng thú học tập cho học sinh, có thể phần nào giúp cho học sinh hình dung được hàm số hiện diện trong thực tế, trong các ngành khoa học khác như thế nào, và nghiên cứu hàm số là xuất phát từ yêu cầu của thực tế cuộc sống. Qua bài toán cụ thể, SGK khái quát lên định nghĩa hàm số bậc nhất. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 22 “Hàm số bậc nhất là hàm số được cho bởi công thức y = ax + b, trong đó a,b là các số thực xác định, (a ≠ 0)”. Như vậy, ở đây học sinh được nghiên cứu hàm số bậc nhất ở dạng tổng quát, còn hàm số y = ax (a ≠ 0) mà học sinh đã học ở lớp 7 là một trường hợp riêng của hàm số bậc nhất. Qua mục ?2 , SGK muốn học sinh thấy được sự tương ứng giữa giá trị của hai hàm số y = 2x và y = 2x + 3 với cùng một giá trị của biến số. Điều đó giúp củng cố đặc trưng tương ứng của hàm số. Đồng thời, việc biểu diễn các cặp giá trị tương ứng (x; y) trên đồ thị của hai hàm số trong cùng một mặt phẳng tọa độ sẽ giúp học sinh thấy được hai đồ thị của hai hàm số này là hai đường thẳng song song với nhau. Các hàm số đã được xem xét về đặc trưng biến thiên. Qua ví dụ về hàm số cụ thể, SGK khái quát: “Hàm số bậc nhất y = ax + b xác định với mọi giá trị của x ∈ R và có tính chất: a) Đồng biến trên R khi a > 0. b) Nghịch biến trên R khi a < 0. Ở đây, SGK không trình bày chứng minh tính chất trên , có lẽ trong chương trình lớp 9 chỉ yêu cầu học sinh nắm được tính chất đồng biến, nghịch biến của hàm số mà chưa yêu cầu kĩ năng xác định khoảng đồng biến, nghịch biến và chưa yêu cầu vận dụng tính chất trên vào việc khảo sát hàm số và giải toán. Ở chương IV, SGK Toán 9, tập 2, hàm số y = ax2 (a ≠ 0) được trình bày tương tự như cách trình bày về hàm số y = ax + b (a ≠ 0), cũng xuất phát từ bài toán cụ thể trong vật lý. Tính chất đồng biến, nghịch biến của hàm số được trình bày một cách cụ thể: “Hàm số y = ax2 (a ≠ 0) xác định với mọi giá trị của x ∈ R và có tính chất: Nếu a > 0 thì hàm số nghịch biến khi x 0. Nếu a 0. SGK cũng không trình bày chứng minh tính chất trên. Đồ thị của hàm số y = ax2 (a ≠ 0) được khái quát lên từ các ví dụ về đồ thị hàm số: y = 2x2 và y = - 2 1 x2. Ở đây, cách trình bày đồ thị của hàm số gồm các bước: 1. Lập bảng một số các giá trị tương ứng giữa x và y. 2. Viết các cặp điểm (x; y) thuộc đồ thị hàm số để nhận xét về tính chất của đồ thị. 3. Vẽ đồ thị và nêu một số tính chất của đồ thị. Như vậy, đặc trưng tương ứng của hàm số vẫn là đặc trưng nổi bật được xem xét, đặc trưng biến thiên chỉ đề cập đến để bước đầu học sinh hình dung được một cách đầy đủ các đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số, ở đây, các hàm số chủ yếu được trình bày nhằm giúp học sinh nắm được cách vẽ đồ thị của chúng và tạo cơ sở để giới thiệu các khái niệm phương trình, hệ phương trình theo quan điểm hàm số. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 23 ™ Phần bài tập: ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng tương ứng: • Các bài tập tìm giá trị của hàm số tại các giá trị của biến, lập bảng giá trị tương ứng giữa x và y, tìm giá trị của biến số x khi biết giá trị của hàm số. SGK Toán 9, tập 1: Bài 1 trang 44; Bài 2a, 3a, 5 trang 45; bài 6 trang 46; bài 14b; c trang 48, bài 15,16,17 trang 51; bài 25 trang 55; bài 28a trang 58; bài 30, 31 trang 59, bài 37 trang 61, bài 38 trang 62. SGK Toán 9 tập 2; bài 4 trang 36, bài 5 trang 37; bài 6 trang 38, bài 9 trang 39; bài 1, 2, 3 trang 30, 31. Ví dụ bài 6 trang 45-46: Cho các hàm số y = 0,5x và y = 0,5x + 2. a) Tính các giá trị y tương ứng của mỗi hàm số theo giá trị đã cho của biến x rồi điền vào bảng sau: x -2,5 -2,25 -1,5 -1 0 1 1,5 2,25 2,5 y = 0,5x y = 0,5x+2 b) Có nhận xét gì về các giá trị tương ứng của 2 hàm số khi biến x lấy cùng giá trị. Để làm được bài tập này, học sinh phải nắm vững định nghĩa khái niệm hàm số hiểu được, với mỗi giá trị của x hoàn toàn xác định được giá trị tương ứng y dựa vào công thức biểu diễn hàm số. Qua đó, nó có tác dụng rèn luyện kỹ năng tính giá trị của hàm số tại giá trị của biến số và so sánh về các giá trị tương ứng của các hàm số tại cùng một giá trị của x. Như vậy, dạng bài tập này củng cố đặc trưng tương ứng và giúp học sinh thấy được mối quan hệ giữa các hàm số y = ax và y = ax + b thông qua bảng giá trị của chúng tại cùng một giá trị của x. • Các bài tập tìm hệ số xác định công thức biểu diễn hàm số khi biết các điểm thuộc đồ thị hàm số; xét các điểm cho trước có thuộc đồ thị hàm số hay không. SGK Toán 9, tập 1: bài 12 trang 48; bài 18 trang 52; bài 22, 23, 26 trang 55; bài 27 trang 58; bài 29 trang 59. SGK Toán 9, tập 2: bài 7, 8 trang 38. Ví dụ: bài 27 trang 58. Cho hàm số y = ax + 3 a) Xác định hệ số góc a , biết rằng đồ thị của hàm số đi qua điểm A(2 ; 6). b) Vẽ đồ thị của hàm số. Ở đây, học sinh cần xác định công thức biểu diễn hàm số. Học sinh phải hiểu bản chất của cách viết điểm A(2 ; 6) thuộc đồ thị hàm số nghĩa là A là điểm biểu diễn của cặp giá trị tương ứng (x ; y), ứng với x = 2 thì y = 6 và sự tương ứng đó xác định bởi công thức của hàm số đã cho. Như vậy đặc trưng tương ứng của hàm số có thể biểu thị dưới dạng cặp giá trị tương ứng (x ; y). Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 24 ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng phụ thuộc: Bài 10 trang 18; SGK Toán 9, tập 1: “Một hình chữ nhật có các kích thước là 20 cm và 30 cm. Người ta bớt mỗi kích thước của hình đó đi x (cm) được hình chữ nhật mới có chu vi là y (cm). Hãy lập công thức tính y theo x”. Đối với bài tập này, học sinh phải tìm ra mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa hai đại lượng thay đổi x và y. Thiết lập mối quan hệ này tức là tìm công thức biểu diễn của hàm số. ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng biến thiên: Các bài tập dạng này thường là xét sự thay đổi của hàm số theo sự thay đổi của biến số; lập bảng biến thiên của hàm số. SGK Toán 9, tập 1: bài 2b, 3b trang 45; bài 7 trang 46; bài 8, 9, 14a trang 48; bài 32 trang 61. SGK Toán 9, tập 2: bài 1b trang 31, bài 5d trang 37, bài 10 trang 39. Ví dụ: bài 9 trang 48, SGK toán 9, tập 1. Cho hàm số bậc nhất y = (m – 2)x + 5. Tìm các giá trị của m để hàm số. a) Đồng biến. b) Nghịch biến. Để làm được bài tập này, học sinh phải nắm được đặc tính biến thiên của hàm số. Ở đây học sinh phải biết rằng hàm số bậc nhất xác định với mọi x ∈ R và biết vận dụng tính chất biến thiên của hàm số bậc nhất, ở đây a = m – 2 hàm số đồng biến khi a > 0, nghịch biến khi a < 0. Dạng bài tập này tương đối mới đối với học sinh, nó đòi hỏi phải nắm vững, biết vận dụng tính chất đồng biến, nghịch biến của hàm số. Tuy nhiên, ở đây học sinh mới làm quen bước đầu với đặc trưng biến thiên của hàm số nên số lượng bài tập dạng này chưa nhiều. Có thể tổng kết các dạng bài tập về đặc trưng khoa học luận của hàm số trang SGK Toán 9 trang bảng sau: Tổng số bài tập của chương II và chương IV là: 48 bài. Dạng bài tập Số lượng Tỉ lệ % Củng cố đặc trưng tương ứng (tường minh) 31 64,58 % Củng cố đặc trưng phụ thuộc (tường minh) 1 2,1 % Củng cố đặc trưng biến thiên (tường minh) 10 20,83 % Trong SGK Toán 9, các hàm số hầu hết được cho dưới dạng công thức Qua bảng tổng kết trên, ta thấy: Mặc dù ở lớp 9, khái niệm hàm số đồng biến, nghịch biến đã được đề cập đến nhưng các bài tập chủ yếu vẫn nhằm củng cố đặc trưng tương ứng của hàm số. Các đặc trưng biến thiên và phụ thuộc chưa được nhấn Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 25 mạnh. Mặc dù về mặt lý thuyết, hàm số được xem xét đầy đủ ba đặc trưng khoa học luận nhưng trong phần bài tập thì chỉ tập trung củng cố đặc trưng tương ứng. 3.2.4. Ở lớp 10: ™ Phần lý thuyết: Đến lớp 10 học sinh vẫn tiếp tục được nghiên cứu về hàm số. Ở đây SGK giới thiệu lại khái niệm hàm số một cách chính xác hơn có đề cập đến tập xác định của hàm số, đồng thời đưa ra các khái niệm hàm số đồng biến, hàm số nghịch biến, hàm số chẵn, hàm số lẻ và giới thiệu một phương pháp nghiên cứu hàm số là khảo sát sự biến thiên và vẽ đồ thị của chúng. SGK trình bày đầy đủ về hai hàm số y = ax + b và y = ax2 + bx + c ngoài ra SGK còn giới thiệu thêm về hàm số y ax b= + và cụ thể là y x= . Khái niệm đã được giới thiệu trong chương trình toán lớp 7. Vì vậy, ở đây, SGK Đại số 10 không xuất phát từ ví dụ mà giới thiệu ngay định nghĩa và cho ví dụ minh họa. Định nghĩa trang 32 SGK Đại số 10: “Giả sử có 2 đại lượng biến thiên x và y, trong đó x nhận giá trị thuộc tập D. Nếu với mỗi giá trị của x thuộc tập D có một và chỉ một giá trị tương ứng của y thuộc tập số thực R thì ta có một hàm số. Ta gọi x là biến số và y là hàm số của x. Tập hợp D được gọi là tập xác định của hàm số.” Định nghĩa trang 35, SGK Đại số 10 nâng cao: “Cho 1 tập hợp khác rỗng D⊂R. Hàm số f xác định trên D là một quy tắc đặt tương ứng mỗi số x thuộc D với một và chỉ một số, kí hiệu là f(x); số f(x) đó gọi là giá trị của hàm số f tại x. Tập D gọi là tập xác định (hay miền xác định), x gọi là biến số hay đối số của hàm số f”. Ở lớp 7 và lớp 9, học sinh đã biết về hàm số như một khái niệm toán học mô tả sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hai đại lượng biến thiên. Ở đây, SGK lớp 10 trình bày theo quan điểm hiện đại và chặt chẽ hơn đó là dùng lý thuyết tập hợp mà không theo quan điểm ánh xạ. Tuy nhiên theo chương trình lớp 10 cần đưa ra khái niệm tập xác định của hàm số, vì vậy trong định nghĩa nêu trên có đưa vào tập hợp D, là tập hợp mà trên đó đại lượng x nhận giá trị và định nghĩa này đã làm nổi bật đặc trưng tương ứng của hàm số. SGK Đại số 10 nâng cao dùng thuật ngữ “quy tắc tương ứng” để định nghĩa khái niệm hàm số. Ở đây, SGK không định nghĩa quy tắc tương ứng mà xem đây là một khái niệm cơ bản và mô tả quy tắc tương ứng xác định một hàm số là quy tắc thỏa mãn với mỗi số x∈D ứng với một và chỉ một số f(x). Sau khi định nghĩa, SGK Đại số 10 nâng cao trình bày thêm: “Để chỉ rõ kí hiệu biến số, hàm số f còn được viết là y = f(x) hay đầy đủ hơn là: f : D → R x a y : f(x). Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 26 Sau khi trình bày định nghĩa, SGK đưa ra các ví dụ về hàm số trong thực tế đó là các hàm số cho bằng bảng. Hoạt động 1 (SGK Đại số 10 trang 32) nhằm khuyến khích học sinh tự tìm các ví dụ về hàm số trong thực tiễn giúp học sinh thấy được ý nghĩa thực tiễn của khái niệm này. Về cách cho hàm số, SGK Đại số 10 trình bày ba cách cho hàm số: Hàm số cho bằng bảng, hàm số cho bằng biểu đồ và hàm số cho bằng công thức. Trong các SGK toán thường chỉ xét các hàm số được cho bằng công thức. Tuy nhiên, trong thực tiễn thì thường gặp các hàm số cho bởi bảng hoặc biểu đồ. SGK Đại số 10 nâng cao chỉ giới thiệu hàm số được cho bởi biểu thức mà không nói tới các cách cho khác. Điều này có thể gây cho học sinh hiểu lầm rằng hàm số phải được cho bằng một biểu thức. Để tránh gây hiểu lầm có thể nhấn mạnh hàm số có thể cho bằng nhiều cách như: Cho bằng bảng, biểu đồ, đồ thị, biểu thức, … nhưng khi nghiên cứu hàm số và các tính chất của nó ta chủ yếu xem xét các hàm số cho bằng công thức. Trong phần này, SGK đã đưa ra các ví dụ thực tế về hàm số và qua ví dụ củng cố khái niệm tập xác định (TXĐ), khái niệm giá trị của hàm số. Ở đây, SGK đưa ra quy ước về TXĐ của hàm số được cho bởi công thức: “Khi cho hàm số bằng công thức mà không chỉ rõ TXĐ của nó thì ta có quy ước sau: TXĐ của hàm số y = f(x) là tập tất cả các số thực x sao cho biểu thức f(x) có nghĩa”. Về đồ thị hàm số, học sinh đã được học khái niệm đồ thị hàm số ở lớp 7, ở đây SGK lớp 10 chỉ nhắc lại và minh họa bằng những ví dụ cụ thể. Hoạt động 7 (SGK Đại Số 10) và ví dụ 2 (SGK Đại số 10 nâng cao) nhằm giúp học sinh tập “đọc” đồ thị (đọc xuôi, đọc ngược) nghĩa là dựa vào đồ thị để tìm f(x) theo các giá trị của x và ngược lại tìm x theo f(x). Khái niệm hàm số đồng biến, nghịch biến cũng đã được trình bày trong SGK Toán 9. Ở đây, đặc trưng biến thiên tiếp tục được đề cập và trở thành đặc trưng cơ bản nổi bật được xem xét, SGK đã chính thức đưa vào thuật ngữ “sự biến thiên của hàm số” và điểm mới ở đây là SGK đưa ra bảng biến thiên để tổng kết kết quả xét chiều biến thiên của hàm số. Khái niệm hàm số đồng biến, hàm số nghịch biến được nhắc lại một cách khái quát từ những nhận xét trực giác về đồ thị của hàm số y = x2 trong các khoảng (-∞ ; 0) và (0 ; +∞ ). Định nghĩa của khái niệm này có hai cách diễn đạt. SGK Đại số 10 chỉ diễn đạt theo cách thứ nhất; SGK ĐS 10 nâng cao trình bày cả hai cách diễn đạt. Cách thứ nhất: “Cho hàm số f xác định trên K. Hàm số f gọi là đồng biến (hay tăng) trên K nếu ∀ x1, x2 ∈ K, x1 < x2 ⇒ f(x1) < f(x2). Hàm số f gọi là nghịch biến (hay giảm) trên K nếu ∀ x1, x2 ∈ K, x1 f(x2)”. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 27 Cách thứ 2: Hàm số f đồng biến trên K khi và chỉ khi ∀ x1, x2 ∈ K và x1 ≠ x2, ( )2 1 2 1 f (x ) f x 0 x x − >− . Hàm số f nghịch biến trên K khi và chỉ khi ∀ x1, x2 ∈ K và x1 ≠ x2, ( )2 1 2 1 f (x ) f x 0 x x − <− . SGK đề cập tới việc khảo sát sự biến thiên của hàm số trên một khoảng. Ở đây, SGK Đại số 10 nâng cao xem xét hàm số trên một khoảng K với K là một khoảng (nửa khoảng hay đoạn) nào đó của R còn SGK Đại số 10 thì xét trên khoảng (a; b). “Khảo sát sự biến thiên của hàm số là xét xem hàm số đồng biến, nghịch biến không đổi trên các khoảng (nửa khoảng hay đoạn) nào trong TXĐ của nó”, SGK Đại số 10 nâng cao trang 39. Kết quả xét chiều biến thiên được tổng kết trong một bảng gọi là Bảng biến thiên. Nhìn vào bảng đó học sinh có thể thấy được một cách trực quan sự thay đổi phụ thuộc lẫn nhau của biến số và hàm số trên các khoảng xác định của nó. Cụ thể, nhìn vào bảng học sinh có thể hình dung một cách sơ bộ dạng của đồ thị hàm số, đồ thị hàm số đi lên trong khoảng nào, đi xuống trong khoảng nào. Tính chẵn, lẻ của hàm số cũng giúp nhận dạng đồ thị của hàm số. Trong SGK Đại số 10, khái niệm hàm số chẵn và hàm số lẻ được đưa ra từ nhận xét trực giác về đồ thị các hàm số y = x2 và y = x. Và từ đồ thị của các hàm số này, SGK nêu lên một cách khái quát (không chứng minh): “Đồ thị của một hàm số chẵn nhận trục tung làm trục đối xứng. Đồ thị của một hàm số lẻ nhận gốc tọa độ làm tâm đối xứng”. Trong SGK Đại số 10 nâng cao, khái niệm hàm số chẵn, hàm số lẻ được đưa ra trước rồi mới cho ví dụ minh họa. Tương tự với đồ thị của hàm số chẵn, hàm số lẻ, SGK cũng trình bày chứng minh và nội dung định lý rồi sau đó cho ví dụ minh họa. Tiếp theo, SGK Đại số 10 nâng cao trình bày sơ lược về phép tịnh tiến song song nhằm hỗ trợ cho việc trình bày đồ thị hàm số y = ax2 + bx + c (a ≠ 0) suy ra từ đồ thị hàm số y = ax2 (a ≠ 0). Ngoài ra, SGK còn giới thiệu về phép tịnh tiến hệ tọa độ dưới dạng bài đọc thêm để học sinh tham khảo. Các hàm số y = ax + b (a ≠ 0) và y = ax2 + bx + c được SGK giới thiệu, xem xét một cách đầy đủ các trường hợp ở dạng tổng quát chứ không xuất phát từ ví dụ cụ thể như trước đây. Hàm số bậc nhất được trình bày theo đúng lược đồ khảo sát hàm số. Đó là tìm TXĐ; các khoảng đồng biến; nghịch biến; lập bảng biến thiên; vẽ đồ thị. Đồ thị của hàm số y = ax2 + bx + c (a ≠ 0) được suy ra từ đường Parabol y = ax2 (a ≠ 0) bằng các phép tịnh tiến nên tịnh tiến ở đây được hiểu một cách trực giác là Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 28 dịch chuyển một hình song song với trục tung (trục hoành) lên trên hoặc xuống dưới (sang phải hoặc sang trái). Đối với SGK Đại số 10 nâng cao, phép tịnh tiến song song đã được trình bày ở bài trước nên ở đây SGK trình bày đồ thị hàm số y = ax2 + bx + c (a ≠ 0) một cách cụ thể, rõ ràng từng bước. Chiều biến thiên của hàm số bậc hai được rút ra một cách trực giác từ đồ thị của nó và khái quát thành định lý (không chứng minh). SGK Đại số 10 trang 43: “Dựa và đồ thị của hàm số y = ax2 + bx + c (a ≠ 0) ta có bảng biến thiên của nó trong hai trường hợp a > 0 và a < 0 như sau: a > 0 a < 0 x -∞ - a b 2 +∞ x -∞ - a b 2 +∞ y +∞ +∞ - a4 ∆ y - a4 ∆ -∞ -∞ Từ đó ta có định lý: “Nếu a > 0 thì hàm số y = ax2 + bx + c nghịch biến trên khoảng (-∞ ; - a b 2 ); đồng biến trên khoảng (- a b 2 ; + ∞ ). Nếu a < 0 thì hàm số y = ax2 + bx + c đồng biến trên khoảng (-∞ ; - a b 2 ); nghịch biến trên khoảng (- a b 2 ; + ∞ )”. Như vậy, các hàm số được xem xét một cách tổng quát về tính chất chẵn lẻ, tính chất biến thiên và đồ thị. Và ở đây, đặc trưng tương ứng và đặc trưng phụ thuộc được ngầm ẩn trong quá trình khảo sát và vẽ đồ thị hàm số. Ở đây, học sinh đã thực sự được tiếp xúc một cách tường minh với sự chuyển đổi các đối tượng từ dạng tĩnh sang dạng biến thiên. Việc nghiên cứu đặc trưng biến thiên của hàm số không chỉ thuận tiện trong khảo sát hàm số mà còn tạo cơ sở để sau này đưa vào các khái niệm giới hạn, đạo hàm, … của hàm số. Để cho học sinh thấy được sự đa dạng của hàm số, SGK giới thiệu một số hàm số khác như y = x (SGK Đại số 10) và ở dạng tổng quát y = bax + (SGK Đại số 10 nâng cao). Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 29 SGK cũng đưa ra các ví dụ về khảo sát các hàm số cụ thể để rèn luyện cho học sinh kỹ năng xét sự biến thiên và vẽ đồ thị của hàm số. Như vậy, ở lớp 10 các vấn đề về hàm số được trình bày khá đầy đủ, khái quát. Đồng thời, do thực hiện chương trình phân ban nên SGK Đại số lớp 10 cũng được phân thành hai ban SGK Đại số 10 dành cho ban cơ bản, SGK Đại số 10 nâng cao dành cho ban khoa học tự nhiên. Cách trình bày các vấn đề về hàm số của hai cuốn có sự khác nhau và phù hợp với trình độ của học sinh. SGK Đại số 10 trình bày các vấn đề một cách trọng tâm, cơ bản, đơn giản hóa vấn đề, chẳng hạn các định lý chỉ nêu để học sinh nắm được mà không trình bày chứng minh. SGK Đại số 10 nâng cao có phần đi sâu hơn nhằm giúp học sinh hiểu được bản chất từ đó nắm vững kiến thức, chẳng hạn một số định lý có trình bày chứng minh. ™ Phần bài tập: Tổng số bài tập: SGK Đại số 10: 27 bài. SGK Đại số 10 nâng cao: 46 bài. ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng tương ứng và phụ thuộc: SGK Đại số 10: bài 2 trang 58, bài 3 trang 39, bài 2, 5 trang 42; bài 3 trang 49; bài 4 trang 50, bài 11, 12 trang 51. SGK Đại số 10 nâng cao: bài 7 trang 45; bài 10, 11 trang 46; bài 21, 22 trang 53; bài 28, 29 trang 59; bài 37 trang 60; bài 38 trang 61; bài 45, 46 trang 64. Các dạng bài tập này học sinh đã được làm quen ở lớp 9. ¾ Dạng bài tập củng cố đặc trưng biến thiên: SGK Đại số 10: bài 2 trang 49; bài 2, 4, 5, 9 trang 50; bài 10, 15 trang 51. SGK Đại số 10 nâng cao: bài 3, 4 trang 45; bài 12, 13 trang 46; bài 18 trang 52, bài 25 trang 54, bài 33, 35 trang 60 bài 39, 43 trang 63; bài 14 trang 64. Ví dụ: Bài 10 trang 51: Lập bảng biến thiên và vẽ đồ thị của các hàm số: a) y = x2 – 2x – 1. b) y = -x2 + 3x + 2. Bài tập này đòi hỏi học sinh phải hiểu và nắm vững định nghĩa sự đồng biến, nghịch biến của hàm số từ đó biết vận dụng để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số. Qua đó rèn luyện cho học sinh kỹ năng khảo sát và vẽ đồ thị hàm số đồng thời phát triển tư duy hàm cho học sinh. Bảng tổng kết các dạng bài tập củng cố các đặc trưng khoa học luận của khái niệm hàm số: SGK Đại số 10: Dạng bài tập Số lượng Tỉ lệ % Củng cố đặc trưng tương ứng và phụ thuộc 8 29,63 % Củng cố đặc trưng biến thiên 7 25,93 % Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 30 SGK Đại số 10 nâng cao: Dạng bài tập Số lượng Tỉ lệ % Củng cố đặc trưng tương ứng và phụ thuộc 11 23,91 % Củng cố đặc trưng biến thiên 12 26,09 % Ở đây, các hàm số chủ yếu được cho bằng công thức, một số được cho bởi đồ thị, biểu đồ (SGK Đại số 10 nâng cao). Tóm lại, ở lớp 10 đặc trưng biến thiên của hàm số được chú trọng nghiên cứu còn các đặc trưng tương ứng và phụ thuộc thì được ngầm ẩn. Đến đây, hàm số thực sự được nghiên cứu đầy đủ về các đặc trưng khoa học luận của nó. 3.2.5. Ở lớp 11 ™ Phần lý thuyết: Trong chương trình Đại số và Giải tích 11, SGK trình bày các loại hàm số cụ thể như: hàm số lượng giác, hàm số với đối số tự nhiên (Dãy số). Từ đó SGK giới thiệu về các loại phương trình lượng giác. Đồng thời, học sinh được làm quen với một loại các khái niệm mới để nghiên cứu hàm số như khái niệm giới hạn, tính liên tục, đạo hàm của hàm số. Các khái niệm này đều liên quan chặt chẽ tới đặc trưng biến thiên của hàm số. Trong chương I (Đại số và Giải tích 11 kể cả sách nâng cao), SGK giới thiệu các hàm số lượng giác của biến số thực y = sinx, y = cosx, … các hàm số này được nghiên cứu đầy đủ các tính chất: tính biến thiên, tính tuần hoàn, tính chẵn, lẻ. Dựa vào đó, SGK suy ra cách vẽ đồ thị của các hàm số này trên mặt phẳng tọa độ. Ở đây, quá trình khảo sát hàm số được tiến hành bằng phương pháp sơ cấp, bao gồm các bước: 1. Tìm TXĐ của hàm số. 2. Khảo sát tính tuần hoàn; tính chẵn, lẻ. 3. Khảo sát sự biến thiên của hàm số và lập bảng biến thiên trên một chu kì. 4. Vẽ đồ thị hàm số. Như vậy, đặc trưng biến thiên của hàm số vẫn là đặc trưng cơ bản được xem xét, nghiên cứu trong quá trình khảo sát hàm số, và trong quá trình đó, các đặc trưng tương ứng và phụ thuộc vẫn được củng cố có khi tường minh có khi chỉ ngầm ẩn. Đối với hàm số lượng giác, để vẽ chính xác đồ thị của nó, cần thiết phải dựa vào các tính chất biến thiên, tuần hoàn; tính chẵn, lẻ. Việc trình bày và nghiên cứu kỹ các tính chất và đồ thị của hàm số lượng giác có ý nghĩa quan trọng, tạo cơ sở cho việc trình bày phương trình lượng giác. Trong chương III, SGK trình bày về khái niệm dãy số và nghiên cứu hai dãy số đặc biệt là cấp số cộng và cấp số nhân. Thực chất, dãy số chính là hàm số với biến số tự nhiên. Phần này được trình bày tương tự nhau ở SGK Đại số và Giải tích 11 và SGK Đại số và Giải tích 11 nâng cao. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 31 Định nghĩa dãy số trang 85 (SGK Đại số và Giải tích 11): “Mỗi hàm số u xác định trên tập các số nguyên dương N* được gọi là dãy số vô hạn (gọi tắt là dãy số). Kí hiệu: u : N* → R u a u (n)”. Ở đây, hàm số cũng được củng cố cả ba đặc trưng khoa học luận của nó trong đó đặc trưng biến thiên được đề cập đến tường minh qua định nghĩa về dãy số tăng và dãy số giảm. Định nghĩa trang 89 (SGK Đại số và Giải tích 11): “Dãy số (un) được gọi là dãy số tăng nếu ta có un + 1 > un với mọi n ∈ N*. Dãy số (un) được gọi là dãy số giảm nếu ta có un + 1 < un với mọi n ∈ N*”. Còn các đặc trưng tương ứng và phụ thuộc được đề cập một cách ngầm ẩn qua các cách cho dãy số. Ở đây, SGK trình bày các cách cho dãy số tương tự như các cách cho hàm số. Dãy số được cho bằng cách liệt kê các phần tử (ứng với mỗi số tự nhiên n∈N* có một và chỉ một giá trị tương ứng un); Dãy số được cho bằng cách cho số hạng tổng quát (công thức của số hạng tổng quát biểu thị sự phụ thuộc của các số hạng vào giá trị tương ứng n∈N*); Dãy số được cho bằng phương pháp truy hồi (từ một hoặc một vài số hạng đầu ta tìm các số hạng tiếp theo bằng công thức truy hồi từ đó tìm ra công thức của số hạng tổng quát). Ở chương IV, SGK đưa vào khái niệm giới hạn, sự liên tục của hàm số. Đây là một vấn đề khá mới mẻ và trừu tượng với học sinh. Chính vì thế, SGK không trình bày khái niệm giới hạn theo ngôn ngữ (ε ,N) hay (ε ,δ ) mà trình bày các định nghĩa đó bằng cách mô tả để học sinh có thể hiểu một cách trực quan về khái niệm này để học sinh bước đầu hình dung được thế nào là giới hạn của dãy số, của hàm số. Từ đó biết vận dụng các định nghĩa, định lý trong SGK để giải các bài toán cơ bản, đơn giản về giới hạn, liên tục. Do đó, với một số khái niệm cơ bản nhất, SGK tránh trình bày định nghĩa ngay từ đầu mà các định nghĩa chỉ được đưa vào sau khi đã thực hiện các hoạt động và ví dụ dẫn dắt cụ thể. Ở đây, khái niệm giới hạn của hàm số được định nghĩa thông qua khái niệm giới hạn của dãy số. Định nghĩa trang 124 (SGK Đại số và Giải tích 11): “Cho khoảng K chứa điểm xo và hàm số y = f(x) xác định trên K hoặc trên K \ {xo}. Ta nói hàm số y = f(x) có giới hạn là số L khi x dần tới xo nếu với dãy số (xn) bất kì, xn ∈ K \ {xo} và xn → xo ta có: f(xn) → L. Kí hiệu: xox xf → )(lim = L hay f(x) → L khi x → xo. Ta thấy, định nghĩa giới hạn của hàm số có liên quan tới đặc trưng biến thiên và phụ thuộc của hàm số, ở đây xn → xo phải hiểu là xn biến thiên và dần tới xo xác định khi n tăng lên vô hạn. Vì vậy, đây là sự mở rộng của đặc trưng biến thiên của Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 32 hàm số. Tính chất biến thiên của hàm số được nghiên cứu ở mức độ khái quát hơn, trừu tượng hơn. Về hàm số liên tục, trước đây, SGK trình bày khái niệm hàm số liên tục theo tiến trình: Về mặt sư phạm, tiếp cận tổng thể về phương diện hình học của khái niệm hàm số liên tục thường dễ dàng hơn đối với học sinh. Tiếp cận địa phương về phương diện số cho phép trình bày về khái niệm này một cách chính xác về mặt toán học nhưng thiếu tính trực quan và mang ý nghĩa hình thức. Chính vì thế, SGK hiện nay đã đưa vào hoạt động đầu tiên của §3 (trang 158 – SGK Đại Số và Giải Tích 11) hướng đến một tiếp cận xen lẫn địa phương và tổng thể, phương diện số và hình học. Ở đây, các định lý về giới hạn, tính liên tục của hàm số chỉ nêu ra để học sinh nắm được và biết vận dụng vào bài tập chứ không trình bày chứng minh. Tiếp theo chương giới hạn hàm số, chương đạo hàm được đưa xuống chương trình lớp 11 nhằm phục vụ cho việc dạy học vật lý ở đầu lớp 12 (trước đây đạo hàm được trình bày trong chương trình lớp 12). Khái niệm đạo hàm, vi phân của hàm số được trình bày dựa trên cơ sở khái niệm giới hạn của hàm số tức là cũng liên quan tới đặc trưng biến thiên của hàm số. Khái niệm đạo hàm xuất hiện do nhu cầu giải quyết các bài toán có bản chất khác nhau như: tính vận tốc tức thời của một chuyển động, tính cường độ tức thời của một dòng điện. Do đó khái niệm đạo hàm được đưa ra sau khi giải quyết các bài toán vật lý. Định nghĩa trang 185, Đại số và Giải tích 11 nâng cao: “ Cho hàm số y = f (x) xác định trên khoảng (a; b) và điểm xo thuộc khoảng đó. Giới hạn hữu hạn (nếu có) của tỉ số 0 0 ( ) ( )f x f x x x − − khi x dần tới xo được gọi là đạo hàm của hàm số đã cho tại điểm xo, kí hiệu là f’(xo) hoặc y’(xo), nghĩa là: 0 0 0 0 ( ) ( )'( ) lim x x f x f xf x x x→ −= − . Định nghĩa hàm số liên tục tại một điểm trên khoảng Nhận xét đồ thị của hàm số trên một khoảng. Minh họa hình học định lí giá trị trung gian. Tiếp cận địa phương trên phương diện số Tiếp cận tổng thể trên phương diện hình học Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 33 Trong đó, ta đặt ∆x = x - xo: được gọi là số gia của biến số x tại điểm 0x ; 0 0( ) ( )y f x x f x∆ = + ∆ − : được gọi là số gia của hàm số ứng với số gia ∆x tại điểm 0x . Ta có: 0 0 '( ) lim∆ → ∆= ∆x yf x x . Ở đây, học sinh phải hiểu rằng: ∆x là khoảng giá trị thay đổi của x và ∆y là khoảng thay đổi tương ứng của y và ∆x dần tới 0. Khi cho 0x một số gia ∆x tức là cho 0x một khoảng biến thiên vừa đủ nhỏ thì giá trị của hàm số cũng biến thiên trong một khoảng tương ứng nào đó, chính là ∆y. Khái niệm đạo hàm của hàm số có rất nhiều ứng dụng. Trong việc khảo sát hàm số, đạo hàm là một công cụ khá hiệu quả để xét sự biến thiên của hàm số, tìm cực trị, điểm uốn và khoảng lồi, lõm,… của đồ thị hàm số. Đồng thời, đạo hàm còn là một công cụ hữu hiệu để giải quyết các bài toán quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học: vật lý, hóa học, sinh học… ™ Phần bài tập: Các bài tập củng cố đặc trưng khoa học luận của hàm số ở lớp 11 chủ yếu là củng cố đặc trưng biến thiên như xét tính đơn điệu của hàm số: chứng minh dãy số tăng, dãy số giảm; tìm giới hạn của hàm số, xét tính liên tục của hàm số, tìm số gia của hàm số tương ứng với sự biến thiên của đối số, tìm đạo hàm của hàm số bằng định nghĩa,… Còn các đặc trưng tương ứng và phụ thuộc không xuất hiện một cách tường minh. Tóm lại, ở lớp 11, hàm số chủ yếu được nghiên cứu về đặc trưng biến thiên của nó. Tính chất biến thiên này có nhiều ứng dụng trong khảo sát hàm số. Đặc biệt đặc trưng này được mở rộng để định nghĩa một số khái niệm mới nhằm nghiên cứu hàm số một cách đầy đủ hơn. 3.2.6. Ở lớp 12: (Sách giáo khoa Giải Tích 12 – Sách Thí điểm). ™ Phần lý thuyết: Tiếp tục chương đạo hàm ở lớp 11, chương I, SGK Giải tích 12 trình bày ứng dụng của đạo hàm trong việc khảo sát vẽ đồ thị hàm số. SGK nhắc lại định nghĩa hàm số đồng biến, hàm số nghịch biến và giới thiệu định lý cho phép sử dụng đạo hàm để khảo sát sự biến thiên của hàm số (có trình bày chứng minh định lý). Định lý 1: trang 6 (SGK Giải tích 12- Sách Thí điểm): “ Cho hàm số y = f(x) có đạo hàm trên khoảng (a; b). a) Nếu f’(x) > 0 với mọi x∈(a; b) thì hàm số f(x) đồng biến trên khoảng đó. b) Nếu f’(x) < 0 với mọi x∈(a; b) thì hàm số f(x) nghịch biến trên khoảng đó. Qua định lý và một số ví dụ, SGK đưa ra các bước để tìm các khoảng đồng biến, nghịch biến của hàm số như sau: 1. Tính y’ = f’(x). 2. Chỉ ra các điểm tại đó f’(x) bằng 0 hoặc không xác định. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 34 3. Sắp xếp các điểm đó theo thứ tự tăng dần và lập bảng xét dấu đạo hàm trong từng khoảng. 4. Nêu kết luận về các khoảng tăng, giảm của hàm số. Đến đây, học sinh đã biết thêm một phương pháp mới đơn giản hơn để xét sự biến thiên của hàm số. Với phương pháp này, học sinh có thể khảo sát sự biến thiên của nhiều loại hàm số khác nhau và sự biến thiên của các hàm số được biểu diễn trên các bảng biến thiên. Các bảng này còn cho biết điểm cực đại, cực tiểu của hàm số, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số. Như vậy, đặc trưng biến thiên được nghiên cứu để khảo sát những tính chất khác của hàm số, những điểm đặc biệt của đồ thị hàm số. Và sự biến thiên của hàm số trở thành phương tiện trung gian để suy ra các tính chất của hàm số một cách nhanh chóng và trực quan dựa vào bảng biến thiên. Ta thấy, hàm số ở đây chỉ được nghiên cứu về đặc trưng biến thiên, còn các đặc trưng tương ứng và phụ thuộc đều được ngầm ẩn. Về đồ thị của hàm số, sách giáo khoa nhắc lại định nghĩa và giới thiệu một số phép biến đổi đồ thị cho học sinh vận dụng để khảo sát vẽ đồ thị của nhiều loại hàm số khác nhau một cách thuận tiện và nhanh chóng hơn. SGK đưa ra sơ đồ khảo sát hàm số, hàm số được khảo sát cụ thể hơn, đòi hỏi nhiều kiến thức, kĩ năng khác nhau. Cụ thể: 1. Tập xác định. - Tìm tập xác định của hàm số. - Xét tính chẵn, lẻ, tính tuần hoàn( nếu có). 2. Sự biến thiên. a) Xét chiều biến thiên của hàm số. - Tìm đạo hàm. - Tìm các điểm tại đó đạo hàm bằng 0 hoặc không xác định. - Xét dấu đạo hàm. - Suy ra chiều biến thiên của hàm số. b) Tìm cực trị. c) Tìm các giới hạn tại + ∞, - ∞ và tìm tiệm cận (nếu có). d) Lập bảng biến thiên. 3. Đồ thị. Dựa vào bảng biến thiên và các yếu tố xác định ở trên để vẽ đồ thị. Như vậy, quy trình khảo sát hàm số vẫn gồm có ba bước như trước đây nhưng bước khảo sát sự biến thiên của hàm số đòi hỏi một số kĩ năng ở mức cao hơn, đầy đủ hơn. Với công cụ giới hạn, đạo hàm và dựa vào bảng biến thiên của hàm số, bước xét sự biến thiên của hàm số đòi hỏi tìm các cực trị, các tiệm cận( nếu có)… Điều này chứng tỏ, ở lớp 12 chủ yếu nghiên cứu về đặc trưng biến thiên của hàm số. Khảo sát sự biến thiên của hàm số không chỉ tìm các khoảng biến thiên mà còn sử dụng tính chất biến thiên của hàm số và mở rộng tính chất này để tìm các yếu tố khác. Quá trình này giúp cho các học sinh hiểu rõ hơn về các hàm số được nghiên cứu, thấy được tính chất biến thiên của nó và từ đó có thể vẽ được đồ thị của hàm số một Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 35 cách chính xác hơn, đồng thời có thể ứng dụng khảo sát hàm số vào việc giải phương trình, hệ phương trình,… SGK 12 giới thiệu một số hàm số cụ thể và trình bày rất rõ ràng qui trình khảo sát và vẽ đồ thị của chúng theo từng dạng hàm số: Các hàm đa thức: y = ax3 + bx2 + cx + d (a ≠ 0); y = ax4 + bx2 + c (a ≠ 0); Các hàm phân thức: ( 0, 0)ax by c ad bc cx d += ≠ − ≠+ ; 2 ( ' 0) ' ' ax bx cy aa a x b + += ≠+ . Với mỗi dạng trên, SGK cho ví dụ cụ thể để khảo sát một cách đầy đủ, rõ ràng theo các bước, sau đó lập bảng tóm tắt một cách tổng quát, đầy đủ các trường hợp. Việc vẽ đồ thị hàm số không cần lập bảng giá trị tương ứng như trước đây mà dựa vào tính chất biến thiên, các cực trị của hàm số và bảng biến thiên của hàm số. Như vậy, toàn bộ việc khảo sát hàm số đều tập trung vào đặc trưng biến thiên và ẩn đi đặc trưng tương ứng và đặc trưng phụ thuộc. Trước đây, trong quy trình khảo sát và vẽ đồ thị của hàm số, SGK Giải tích 12 – NXB Giáo Dục 2001, trình bày cả bước xét tính lồi, lõm và tìm điểm uốn của đồ thị hàm số. Còn SGK Giải tích 12 – Sách thí điểm chỉ giới thiệu về cung lồi, cung lõm và điểm uốn dưới dạng bài đọc thêm để học sinh tham khảo thêm chứ không yêu cầu trình bày trong quá trình khảo sát hàm số. Có lẽ do việc xét tính lồi lõm và tìm điểm uốn của đồ thị hàm số đòi hỏi phài tìm đạo hàm cấp hai và xét dấu đạo hàm cấp hai của hàm số, điều đó gây khó khăn cho học sinh. Ngoài ra, SGK Giải tích 12 – Sách thí điểm còn giới thiệu một số loại hàm số khác, đó là hàm số lũy thừa, hàm số mũ, hàm số logarit. Trước đây, những hàm này được giới thiệu trong SGK Đại số và Giải tích 11- NXB Giáo dục 2000. Nhưng theo chương trình đổi mới nội dung giáo dục, chương đạo hàm được đưa vào từ lớp 11 nên các hàm số này đã được đưa vào chương trình lớp 12. Do học sinh đã được học về đạo hàm của hàm số nên các hàm số này được trình bày một cách đầy đủ: Định nghĩa, công thức tính đạo hàm, khảo sát và vẽ đồ thị hàm số theo đầy đủ các bước. Ví dụ: SGK Giải tích 12 – Sách thí điểm trình bày định nghĩa hàm số mũ: “ Cho a là số thực dương, khác 1. Hàm số y = ax được gọi là hàm số mũ cơ số a”. Việc khảo sát và vẽ đồ thị của các hàm số này được trình bày ở dạng công thức tổng quát của chúng với đầy đủ các trường hợp. Như vậy, ở đây các hàm số cũng được xem xét, nghiên cứu thiên về đặc trưng biến thiên của chúng thông qua việc khảo sát và vẽ đồ thị. Ngoài ra, tính chất biến thiên và đồ thị của hàm số mũ, hàm số logarit còn được vận dụng vào việc giải các phương trình, hệ phương trình, bất phương trình mũ và loragit. Đối với hàm số ngược, SGK Giải tích 12 – Sách thí điểm không trình bày mà chỉ nói tới phép toán ngược: “Phép toán loragit là phép toán ngược của phép lũy thừa”. Có lẽ do hàm số ngược khá phức tạp đối với học sinh và để thực hiện việc đổi mới nội dung chương trình giáo dục nên hàm số ngược đã được giảm tải. Trong SGK Đại số và Giải tích 11 – NXB Giáo dục 2000, hàm số ngược được trình bày dựa vào qui tắc tương ứng. Luận văn tốt nghiệp GVHD: Th.s Nguyễn Văn Vĩnh Đào Thị Mừng Trang 36 Định nghĩa trang 126:“Cho hàm số f: D → R. x a y = f(x). Với tập xác định X và tập giá trị Y Y = {y∈R | ∃ x∈X: f(x) = y}. Nếu với mọi giá trị y∈Y, có một và chỉ một x∈X sao cho f(x) = y. Tức là phương trình f(x) = y với ẩn x có nghiệm duy nhất thì bằng cách cho tương ứng với mỗi y∈Y phần tử duy nhất x∈X để ta xác định được hàm số: g: Y → R y a x = g(y). (x thỏa mãn: f(x) = y). Hàm số g xác định như vậy được gọi là hàm số ngược của hàm số f.” Như vậy, để xác định một